Встроенный микропроцессорный контроллер обеспечивает управление двумя дополнительными шаговыми двигателями, а также прием и обработку сигналов от двух внешних приемников излучения. Подключение внешних устройств производится через разъемы, расположенные на корпусе монохроматора.

Таблица 2.2 - Технические характеристики монохроматора МДР-204

Наименование параметра	Значение
Спектральный диапазон, нм	190-5000
Оптическая схема	Эберта-Фасти
Фокусное расстояние объектива, мм	300
Размеры дифракционной решетки, мм	40х50
Ширина щелей, мм	0-4
Разрешающая способность	12000
Погрешность установки длины волны, нм	0,5

Устройство монохроматора предусматривается возможность непосредственного подключения к монохроматору внешней ЭВМ через последовательный порт RS232 для управления и регистрации спектров.

Для работы с внешней ЭВМ используется программное обеспечение, работающее в среде MSWindows 9X/NT.

2.2 Лазерный кинетический спектрохронограф с возможностью откачки воздуха из кюветы с образцом

Целью следующего эксперимента, поставленного в данной работе, являлось установление зависимости кинетики замедленной флуоресценции красителей от содержания кислорода в гемоглобине пористого образца. В случае наличия изменений в характере получаемых кинетик при откачке воздуха из кюветы, можно судить о наличии вышеуказанной зависимости. Схема установки приведена на рисунке 16.



1 - лазер LQ529, 2 - зеркало; 3 - вакуумируемая кювета с образцом; 4 - вакуумный насос; 5 - собирающая линза; 6 - монохроматор; 7 - ФЭУ; 8 - осциллограф; 9 - запирающий генератор Г5-15; 10 - генератор импульсов Г5-56; 11 - компьютер.

Рисунок 16 - Схема экспериментальной установки

Лазерный импульс из лазера 1 отражался от зеркала 2 и попадал на вакуумируемую кювету с образцом 3. Это приводило к возбуждению молекул красителя и переходу их в триплетное состояние с последующим испусканием замедленной флуоресценции. При необходимости, перед проведением эксперимента давление в кювете понижалось с помощью вакуумного насоса 4. Пройдя через собирающие линзы 5, сигнал замедленной флуоресценции попадал на щель монохроматора 6 и усиливался ФЭУ 7. На ФЭУ подавался сигнал запирания лазерного излучения с генератора 9, а генератор 10 служил для подачи внешних сигналов для генерации лазерных импульсов. Полученные в результате сигналы выводились на экран осциллографа 8, который также служил для синхронизации лазерных импульсов. А также на экран компьютера.

2.2.1 Импульсный лазер LQ529

Лазерный комплекс предназначен для генерации мощных коротких импульсов когерентного излучения на 1064 нм, 532 нм, 355 нм и 266 нм.

Работа лазера основана на стимулированной эмиссии фотонов электронами, которые инверсно аккумулируются на верхнем рабочем уровне активной среды лазера при накачке. Кристаллы Nd³⁺:YAG используются в качестве активных элементов лазера, для оптической накачки используются ксеноновые лампы. Активные элементы и лампа накачки помещены в диффузный отражатель для обеспечения оптимальной передачи энергии от лампы накачки к активным элементам.

Резонатор лазера содержит ячейку Поккельса с DKDP кристаллом и поляризационные компоненты. Работа в режиме модулированной добротности предполагает, что в процессе разряда лампы накачки на элетрооптический затвор подается "запирающее" напряжение, что приводит к ухудшению добротности резонатора. При этом генерация излучения отсутствует, энергия аккумулируется на верхнем энергетическом уровне активной среды. Далее "запирающее" напряжение ячейки Поккельса снимается, добротность резонатора резко улучшается и формируется короткий высоко интенсивный импульс генерации лазерного излучения.

Высокая пиковая мощность импульсов с модулированной добротностью обеспечивает эффективное преобразование частоты в нелинейных кристаллах. Когда высокоинтенсивные импульсы излучения (интенсивность которых сравнима с напряженностью внутриатомных полей) распространяются в нелинейной среде, нелинейный "отклик" среды - волна поляризации - содержит наряду с гармониками основной частоты компоненты с суммарными и разностными частотами. Самое важное условие - наличие фазового синхронизма - предполагает равенство фазовых скоростей (показателей преломления) для основной и других частот, преобразуемых в кристалле. Из-за дисперсии в кристаллах, такое равенство возможно только в двулучепреломляющих кристаллах.

В качестве генератора второй гармоники (длина волны 532 нм) в LQ529 лазере используется кристалл КТР, имеющий II тип фазового синхронизма.

Для преобразования излучения второй гармоники (длина волны 532 нм) и непреобразованного в КТР кристалле излучения основной гармоники (длина волны 1064 нм) в излучение третьей/четвертой гармоники (длина волны 355/266 нм) в лазере LQ529 используются нелинейные кристаллы.

Таблица 2.3 - Технические характеристики лазера LQ529

Наименование параметра	Значение
Длина волны л, нм	1064, 532, 355, 266
Диаметр пучка на л=1024 нм, мм	6±0,5
Длительность импульса, нс	10-13
Частота следования импульсов, Гц	10-20
Энергия импульса, мДж
л=1064 нм	500
л=532 нм	280
л=355 нм	110
л=266 нм	100-70

Рисунок 17 - Внешний вид лазера LQ529

2.2.2 Осциллограф цифровой GDS-840 С

Осциллограф цифровой GDS-840 С предназначен для исследования и измерения параметров периодических сигналов в полосе частот 0…250 МГц и однократных сигналов в полосе частот до 10 МГц. Осциллограф способен обеспечить цифровое запоминание, цифровое измерение в диапазоне амплитуд от 2мВ до 300 В и временных интервалов от 1 нс до 10 с, автоматическую установку размеров изображения, автоматическое измерение амплитудно-временных параметров входного сигнала с выводом результата измерения на экран дисплея.

Тракт вертикального отклонения: пределы допускаемого значения абсолютной погрешности измерения напряжения в опорном диапазоне частот до 7,5 МГц при непосредственном входе составляют:

± (0,03 - U_изм + 0,05 * К),

гдеU_изм - измеренное значение напряжения, В;

К - величина численно равная установленному значению коэффициента отклонения.

Таблица 2.4 - Параметры входов каждого из каналов

Наименование параметра	Значение
Активное сопротивление при непосредственном входе, МОм	1 ± 2%
Входная емкость, не более, Пф	22
C делителем 1:10 активное сопротивление, Мом	10 ± 2%
Сходная емкость, не более, Пф	19

Допускаемое суммарное значение постоянного и переменного напряжения на входе каждого из каналов усилителя не более 300 В, при этом частота переменного напряжения не должна превышать 1 КГц.

Тракт горизонтального отклонения: пределы допускаемого значения абсолютной погрешности измерения временных интервалов составляет:

± (0,0001 * Т_изм + 0,045 * К + 40пс),

где Т_изм - измеренное значение временного интервала, с;

К - величина численно равная установленному значению коэффициента развертки, с.

Осциллограф обеспечивает автоматический поиск сигнала, автоматическую установку коэффициента развертки, коэффициента вертикального отклонения и уровня запуска в полосе частот от 10 Гц до 150 МГц.

Осциллограф обеспечивает возможность записи во внутреннюю память и вызова 15 установок положения органов управления осциллографа при исследовании и измерении формы входного сигнала.

Осциллограф обеспечивает возможность записи во внутреннюю память и вызова 2 форм сигнала отображаемых на ЭЛТ.

2.3 Спектрофотометр Т70

Спектрофотометр Т70 использовался для получения спектров поглощения растворов гемоглобина и красителей разных концентраций в воде.

По полученным спектрам поглощения можно было судить о характере взаимодействия молекул красителя с гемоглобином.

Таблица 2.5 - Технические характеристики спектрофотометра Т70

Наименование параметра	Значение
Диапазон длин волн, нм	190-1100
Спектральная полоса пропускания, нм	2
Точность длины волны, нм	±0,3 (с автоматическим исправлением длины волны)
Воспроизводимость длин волн, нм	0,2
Расхождение светового пучка	<0,12%Т(220 нм)
Фотометрический диапазон, Abs	-0.3 - 3.0

2.4 Электронные лабораторные весы HR-60

Весы лабораторные электронные HR-60 предназначены для статического измерения массы веществ и материалов и могут применяться в лабораториях различных предприятий и организаций.

Рисунок 18 - Внешний вид лабораторных электронных весов серии HR

Весы серии HR имеют несколько функций, позволяющих выполнить настройку на внешние условия:

- регулировка скорости отклика, предназначена для получения наиболее быстрых либо более стабильных показаний;

- калибровка с использованием калибровочной гири, позволяющая исключить возможные погрешности, связанные с силой гравитации, высотой над уровнем моря, атмосферным давлением и влажностью.

Таблица 2.6 - Технические характеристики лабораторных электронных весов HR-60

Наименование параметра	Значение
Наименьший предел взвешивания, г	0,01
Наибольший предел взвешивания, г	60
Дискретность отсчета, мг	0,1
Время установления показаний, не более, с	2,5
Рабочий диапазон температур, °С	5…40
Рекомендованный калибровочный вес, г	50

2.5 Приготовление растворов

Растворы были приготовлены путем разведения сухой порошкообразной компоненты в растворителе. В качестве растворителя выступала дистиллированная вода. Необходимая масса компоненты рассчитывались по формуле:

(2.1)

где - молекулярный вес вещества;

с - необходимая концентрация раствора;

- объем, на который разводится раствор.

Для гемоглобина м=66000 г/моль, для родамина 6G м=450,5 г/моль, для эозина G м=692 г/моль, для эритрозина м=879,4 г/моль.

Необходимые массы веществ взвешивались на аналитических лабораторных весах серии HR.

2.6 Методика заливки пленок

Для проведения кинетического эксперимента с откачкой воздуха из окрашенных пористых образцов с гемоглобином потребовалось приготовить пленки с раздробленными пористыми образцами.

В качестве подложки для пленок использовались стекла для микроскопа, предварительно приведенные к размеру 2,5х2 см. Они очищались от различных органических и неорганических загрязнений следующим образом.

Стеклянная подложка тщательно промываемся в проточной воде. После этого подложка промываемся дистиллированной водой. Очищенная таким образом подложка помещается на несколько минут в ёмкость с этиловым спиртом или ацетоном для лучшего очищения ее поверхности (обезжиривания). После чего промывается дистиллированной водой.

По завершении процесса очистки подложка высушивалась потоком теплого воздуха.

Далее на подложку наносился слой (около 1 мм) раздробленных пористых образцов (силикагеля), предварительно окрашенных в растворе красителя и гемоглобина. Для закрепления слоя раздробленных образцов наносился 1% раствор ПВБ.

2.7 Проведение экспериментов

На спектрофотометре Т70 были исследованы жидкие растворы гемоглобина (концентрация С=10^-7 моль/л), органических красителей родамина 6G (концентрацией С=10^-6 моль/л), эозина G (концентрацией С=10^-6 моль/л) и эритрозина (концентрацией С=10^-6 моль/л) и смеси этих красителей с гемоглобином в указанных концентрациях. По сдвигу спектров поглощения можно судить о характере взаимодействия молекул того или иного красителя с молекулами гемоглобина.

Далее было решено провести серию экспериментов на люминесцентной установке, изображенной на рисунке 2.1. Вакуумный насос в этой серии экспериментов не использовался. Были использованы следующие растворы красителей с гемоглобином: родамин 6G с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно), эритрозин с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно) и эозин G с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно). Была исследована зависимость люминесценции красителей от относительного содержания красителя и гемоглобина в растворе. Исследуемый раствор помещался в кварцевую кювету, закрепляемую на вращающемся основании. Воздействие лазерного излучения на кювету с раствором приводило к возбуждению молекул красителя. Сигнал люминесценции красителя, пройдя через монохроматор, попадал в ФЭУ и, пройдя через ряд преобразователей, выводился на мониторе компьютера. Компьютером регистрировалась усредненная кривая. Проводилось снятие серии сигналов с различными красителями, указанными выше, для усреднения результата. Для каждого раствора снималось от трех до семи кривых сигнала люминесценции. Далее данные усреднялись, и полученные значения параметров обрабатывались в пакете Origin. По прошествии 24 часов данный эксперимент повторялся с этими же растворами красителей и гемоглобина для выявления воздействия кислорода и оседании гемоглобина на молекулах красителя.

В дальнейшем были проведены эксперименты по исследованию зависимости люминесценции красителей в пористых средах (силикагели), окрашенных раствором красителей и гемоглобина. Проведены 2 серии экспериментов: с полностью высушенными пористыми средами и чуть влажными, также в эксперименте участвовало 2 вида лазеров: синий и зеленый, для выявления степени точности полученных результатов. Эксперимент проводился на люминесцентной установке с возможностью откачки воздуха из кюветы с образцом, изображенной на рисунке 14. Концентрация красителя составляла 10^-3, 10^-4 моль/л, а концентрация гемоглобина 10^-5 моль/л.

Для снижения концентрации кислорода в гемоглобине, образцы помещались в вакуумируемую кювету. С помощью вакуумного насоса давление в кювете понижалось до 0,8 мбар. Дело в том, что, согласно теории, при снижении давления над раствором гемоглобина, происходит его (гемоглобина) дезоксигенация, то есть молекулы кислорода, связанные гемоглобином, покидают его. Снимались серии кривых без откачки воздуха из кюветы и с откачкой.

Следующим этапом исследований стал кинетический эксперимент. Было принято решение исследовать зависимость замедленной флуоресценции красителя в пленке раздробленного пористого вещества (силикагеля) с красителем и гемоглобином от давления в кювете с пленкой, а значит и от содержания молекулярного кислорода в пленке. Снималась кинетика пленок при н.у. и при понижении давления в кювете до 5 мбар.

Результаты экспериментов представлены в главе 3.

3. Результаты экспериментов

3.1 Абсорбционный эксперимент

Как уже отмечалось в главе 2, в рамках данной дипломной работы был проведен эксперимент по исследованию взаимодействия молекул красителя с молекулами гемоглобина. Эксперимент проводился методом абсорбционной спектроскопии. Концентрация гемоглобина в исследуемых растворах составляла 10^-7 моль/л, концентрации красителей в растворах составляли 10^-6 моль/л. Исследования проводились на спектрофотометре Т70.

Рисунок 19 - Спектр поглощения водного раствора гемоглобина (концентрации 10^-7 моль/л) при н.у.

На рисунке 19 представлен спектр поглощения водного раствора гемоглобина концентрации С=10^-7 моль/л. На длине волны, равной 405 нм, имеется характерный для гемоглобина пик поглощения.

Было выдвинуто предположение, что в результате высаживание молекул красителя на молекулу гемоглобина в растворе, содержащем гемоглобин и краситель, произойдет изменение спектра поглощения красителя, а именно сдвиг максимума поглощения.

Рисунок 20 - Спектр поглощения чистого раствора родамина 6G

Рисунок 21 - Спектр поглощения раствора родамина 6G с гемоглобином

Как видно из спектров поглощения на рисунке 20 и 21, пик поглощения родамина 6G при добавлении в раствор гемоглобина не смещается, уменьшается интенсивность поглощения за счет присутствия гемоглобина. На графике виден пик гемоглобина на л=405 нм.

Рисунок 22 - Спектр поглощения чистого раствора эозина G

Рисунок 23 - Спектр поглощения раствора эозина G с гемоглобином

Проводя анализ рисунков 22 и 23 сравним спектр поглощения чистого раствора эозина G и раствора эозина G при добавлении в него гемоглобина. Пик поглощения эозина G при добавлении в раствор гемоглобина не смещается, уменьшается интенсивность поглощения за счет присутствия гемоглобина. На графике также виден пик гемоглобина на л=405 нм.

Рисунок 24 - Спектр поглощения чистого раствора эритрозина

Рисунок 25 - Спектр поглощения раствора эритрозина с гемоглобином

Из анализа рисунков 24 и 25 также видно, что пик поглощения раствора эритрозина, как и в случае с родамином 6G, уменьшается при добавлении в раствор гемоглобина, смещение не происходит, а интенсивность поглощения уменьшается за счет присутствия гемоглобина.

Абсорбционный эксперимент определяет характер взаимодействия красителей с гемоглобином. У всех красителей при добавлении в раствор гемоглобина снижается интенсивность поглощения, за счет присутствия гемоглобина.

3.2 Люминесцентный эксперимент с жидкими растворами красителей и гемоглобина

Так как результаты абсорбционного эксперимента не дали ответа на вопрос о взаимодействии красителей с гемоглобином, было решено провести серию люминесцентных экспериментов с жидкими растворами красителей с добавлением гемоглобина с разницей в проведении экспериментов в 24 часа.

Исследования проводились на установке, описанной в 2.1, без участия вакуумного насоса. Проводился эксперимент с растворами красителей с концентрациями: родамин 6G с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно), эритрозин с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно) и эозин G с гемоглобином (10^-4 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно).

Сдвиг спектра люминесценции раствора красителя и гемоглобина, полученный на 24 часа позже первого эксперимента, свидетельствовал бы о взаимодействии молекул красителя с молекулами гемоглобина.



Рисунок 26 - Спектры люминесценции растворов родамина 6G с добавлением гемоглобина с разницей в 24 часа

Рисунок 27 - Спектр люминесценции чистого раствора родамина 6G

На рисунке 26 показано временное изменение спектров люминесценции водных растворов гемоглобина и красителя родамина 6G. В сравнение на рисунке 27 приводится спектр люминесценции чистого раствора родамина 6G. Сдвига пика спектра люминесценции не наблюдается. Мы предполагаем, что снижение интенсивности люминесценции растворов происходит за счет выгорания красителя под действием лазерного излучения.



Рисунок 28 - Спектры люминесценции растворов эозина G с добавлением гемоглобина с разницей в 24 часа

Рисунок 29 - Спектр люминесценции чистого раствора эозина 6G

Как видно из рисунков 28 и 29 сдвига пиков люминесценции у красителя эозина G при добавлении гемоглобина и с течением времени не наблюдается. Происходит только снижение интенсивности люминесценции за счет выгорания красителя в растворах под действием лазерного излучения.



Рисунок 30 - Спектры люминесценции растворов эритрозина с добавлением гемоглобина с разницей в 24 часа

Рисунок 31 - Спектр люминесценции чистого раствора эозина 6G

Представленные на рисунке 30 и 31 спектры люминесценции свидетельствуют об уменьшении интенсивности люминесценции растворов с течением времени и с добавление к раствору гемоглобина. Также сделано предположение, что происходит это за счет выгорания красителя под действием лазерного излучения. Процессы взаимодействия гемоглобина с красителем достаточно длительные, требуется время для образования некого комплекса.

3.3 Статистический анализ люминесценции пористых образцов, окрашенных раствором красителей и гемоглобина

гемоглобин кислород люминесценция абсорбционный

Для дальнейшего исследования взаимодействия красителей с гемоглобином было решено провести серию люминесцентных экспериментов с пористыми образцами (силикагелем), окрашенными раствором красителей и гемоглобина в различных концентрациях (10^-4, 10^-3 моль/л и 10^-5 моль/л соответственно). Окрашивание проводилось в течение 1-1,5 минут путем помещение выбранного сухого образца в заранее приготовленный раствор. Эксперимент проводился на установке, описанной в 2.1, без откачки кислорода. Целью данного эксперимента являлось выявление влияния молекул гемоглобина на изменение пика люминесценции окрашенных пористых образцов.

Для каждого из растворов красителя с гемоглобином были подготовлены несколько образцов для сбора статистических данных по эксперименту с целью нахождения среднего значения люминесценции, дисперсии и истинного значения.

Рисунок 32 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором родамина 6G (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (534 нм)



Рисунок 33 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором родамина 6G (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (532 нм)

Рисунок 33 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эозина G (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (532 нм)



Рисунок 35 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эозина G (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (532 нм)

Рисунок 36 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эритрозина (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (532 нм)



Рисунок 37 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эритрозина (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении зеленым лазером (532 нм)

Также был проведен ряд таких же экспериментов, но с воздействием синего лазера (л=445 нм).

Рисунок 38 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором родамина 6G (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)



Рисунок 39 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором родамина 6G (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)

Рисунок 40 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эозина G (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)



Рисунок 41 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эозина G (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)

Рисунок 42 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эритрозина (С=10^-3 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)



Рисунок 43 - Спектр люминесценции образцов, окрашенных раствором эритрозина (С=10^-4 моль/л) и гемоглобина (10^-5 моль/л) при освещении синим лазером (445 нм)

Представленные на рисунках 32 - 43 спектры люминесценции образцов, окрашенных различными красителями с различными концентрациями с добавлением в раствор гемоглобина, говорят о том, что интенсивность люминесценции понижается при уменьшении концентрации красителя в исследуемом растворе.

По полученным данным однозначно можно судить о наличии взаимодействия молекул красителей с молекулами гемоглобина в пористых средах.

3.4 Люминесцентный эксперимент с пористыми образцами, окрашенными раствором красителей и гемоглобина с откачкой воздуха

Далее была проведена серия таких же экспериментов, с участием вакуумного насоса, то есть с откачкой воздуха из образцов. Целью данного эксперимента являлось выяснение степени влияния молекулярного кислорода, содержащегося в гемоглобине, на интенсивность люминесценции красителей.

Рисунок 44 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором родамина 6G (С=10^-3 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом

Рисунок 45 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором родамина 6G (С=10^-4 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом



Рисунок 46 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором эозина G (С=10^-3 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом

Рисунок 47 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором эозина G (С=10^-4 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом



Рисунок 48 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором эритрозина (С=10^-3 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом

Рисунок 49 - Зависимость спектра люминесценции пористого образца, окрашенного раствором эритрозина (С=10^-4 моль/л) с гемоглобином от давления в кювете с образцом

Из рисунков 44 - 49 видно, что при откачке воздуха из кюветы с образцом и снижении давления до 1 мбар происходит увеличение интенсивности люминесценции красителя. Концентрация родамина 6G 10^-3 и 10^-4 моль/л, концентрация гемоглобина - 10^-5 моль/л.

Так как в данном эксперименте у всех исследуемых красителей в разных концентрациях обнаружена идентичная зависимость спектра люминесценции от давления в кювете с образцом, можно сделать утверждение о том, что молекулы красителей взаимодействуют с молекулами гемоглобина.

3.5 Кинетический эксперимент с пленками силикагеля, окрашенного растворами красителей с гемоглобином и покрытого ПВБ

После получения данных о зависимости люминесценции пористых образцов, окрашенных раствором красителей и гемоглобина, от давления в кювете с образцом было принято решение исследовать зависимость замедленной флуоресценции твердых растворов красителей с гемоглобином от давления в кювете с образцом. Эксперимент проводился на установке, описанной в 2.2, пленки с раздробленным силикагелем заливались по технологии, описанной в 2.6. В качестве красителей использовались эозин G, эритрозин и родамин 6G в концентрации 10^-3 моль/л каждый. Концентрация гемоглобина составляла 10^-5 моль/л.



Рисунок 50 - Зависимость сигнала замедленной флуоресценции эритрозина от давления в кювете с образцом

Таблица 3.1 - Точки максимума при различных значениях давления для красителя эритрозина

P, мбар	Тmax
5,0	1,49
6,4	1,43
7,5	1,3
8,6	1,07
9,7	1,0
11	0,86
12	0,8
15,6	0,72
20	0,54



Рисунок 51 - Зависимость сигнала замедленной флуоресценции эозина G от давления в кювете с образцом

Таблица 3.2 - Точки максимума при различных значениях давления для красителя эозина G

P, мбар	Тmax
5,0	1,17
5,6	1,1
7,6	1,11
8,6	0,93
9,6	0,9
11	0,71



Рисунок 52 - Зависимость сигнала замедленной флуоресценции родамина 6G от давления в кювете с образцом

Таблица 3.3 - Точки максимума при различных значениях давления для красителя родамина 6G

P, мбар	Тmax
5,4	0,81
5,9	0,76
6,9	0,73
7,9	0,73
9	0,63
15	0,57

Представленные на рисунках 50 - 52 кинетики замедленной флуоресценции различных красителей наглядно демонстрируют, что при минимальных концентрациях кислорода наблюдаются максимумы интенсивности сигнала. Кривые имеют ярко выраженный горб, с последующим спадом интенсивности. Кроме интенсивности по графикам можно наблюдать, что сдвигается время накопления на максимум.

Основные результаты и выводы

В рамках данной дипломной работы было проведено исследование взаимодействия молекул красителя с молекулами гемоглобина. В частности:

1 В результате взаимодействия красителей с гемоглобином происходит снижение интенсивности люминесценции и снижение пиков поглощения растворов на 25%.

2 Влияние пористых структур и концентраций кислорода на люминесценцию растворов красителей и гемоглобина приводит к усилению люминесценции до 30%.

3 Наблюдается высокая зависимость интенсивности замедленной флуоресценции от концентрации кислорода в кювете с пленками пористых сред, окрашенных раствором красителя и гемоглобина.

Результаты исследований, проведенных в рамках данной работы, позволяют сделать предположение о том, что молекулы красителей взаимодействуют с молекулами гемоглобина в растворах и пористых средах, окрашенных раствором красителей и гемоглобина, а также параметры пористых сред оказывают влияние на характер взаимодействия.

Заключение

В результате проведенных экспериментов была выделена зависимость люминесценции от концентрации кислорода в растворах красителей с гемоглобином или пористых образцах, окрашенных растворами красителей с гемоглобином.

Полученные исследования помогут тщательнее изучить влияние молекулярного кислорода на гемоглобин крови. Результаты данных исследований можно использовать для диагностики и лечения, для изучения отдельных органов человека и животных.

Необходимо продолжать исследования в данной области, в силу важности кислорода в процессах жизнедеятельности всего организма.

В заключение хочу выразить свою благодарность Центру лазерной и информационной биофизики ОГУ за консультацию и помощь в проведении экспериментальных исследований моей выпускной квалификационной работы.

Список использованных источников

1 Биологические структуры и функции на молекулярном уровне: сб.науч.тр. / АН СССР. - М.: изд-во АнСССР, 1962. - 124 с.

2 Лауреаты Нобелевской премии: энциклопедия. - М.: Прогресс, 1992. - 256 с.

3 Перуц, М. Молекулярный механизм дыхания / М. Перуц // Наука и человечество. - М.: Знание, 1966. - С. 50-59, С. - 85-86.

4 Скулачев, В.П. Кислород в живой клетке: добро или зло / В.П. Скулачев. - М. Биология, 199. - 312 с.

5 Онлайн - справочник химических элементов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://webelements.narod.ru/elements/O.htm.

6 Сайт о дыхании. [Электронный ресурс] -

Режим доступа: http://www.chakrachka.ru/dyhanie/theory/kislorod.htm.

7 Чарный, А.М. Патофизиология гипоксических состояний / А.М. Чарный. - М.: Медгиз, 1961. - 342 с.

8 Кучеренко, М.Г. Изменение кинетики аннигиляционной люминесценции красителей в полимерах под действием лазерного импульса / М.Г. Кучеренко, М.П. Мельник, Г.М. Кецле, С.Н. Летута // Оптика и спектроскопия. - 1995. - №4. - С. 649-653.

9 Bolton, P.H., Kenner, R.D., Khan, A.U. // J. Chem. Phys. 1972. - V. 57. - №12. - Р. 5604-5605.

10 Кецле, Г.А., Кучеренко, М.Г., Якупов, Р.М. // Оптика и спектроскопия. - 1989. - Т. 67. - В. 5. - С. 1090-1094.

11. Кучеренко, М.Г., Мельник, М.П., Якупов, Р.М. // Известия АН СССР. Сер. Физ. 1990. - Т. 54. - №3. - С. 489-495.

12 Кецле, Г.М., Кучеренко, М.Г., Якупов, Р.М. // Оптика и спектроскопия. - 1989. - Т. 67. - В. 5. - С. 1090-1094.

13 Кецле, Г.А., Левшин, Л.В., Летута, С.Н. // Оптика и спектроскопия. - 1990. - Т. - 68. - В. 2. - С. 334.

14 Кучеренко, М.Г. Селективное лазерное усиление флуктуаций скорости реакций / Кучеренко, М.Г., Мельник М.П., Кецле, Г.А., Летута, С.Н. // Известия АН России. Сер. Физ. - 1993. - Т. 57. - №12. - С. 175-180.

15 Википедия - свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] -

Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Гемоглобин.

16 Шайтан, К.В. Диффузия лигандов в белках / К.В. Шайтан // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - №6. - С. 8-13.

17 Волькенштейн, М.В. Биофизика: учеб. руководство / М.В. Волькенштейн. - М.: Наука, 1988. - 592 с.

18 Шайтан, К.В. Диффузия лигандов в белках / К.В. Шайтан // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - №6. - С. 13-20.

19 Шайтан, К.В. К теории миграции лигандов в биомакромолекулах / К.В. Шайтан, И.В. Упоров, А.Б. Рубин // Молекулярная Биология. - 1985. - Т. 19. - С. 742-750.

20 Ягтман, Д.Р. Силикагели / Д.Р. Ягтман. - М.: Химия, 2012. - 472 с.

21 Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники / Н.В. Кельцев. - М., 1984. - 534 с.

22 Неймарк, И.Е. Силикагель, его получение, свойства и применение / И.Е. Неймарк, Р.Ю. Шейнфайн. - М.: Химия, 1972. - 200 с.

23 Механика жидкости и газа // Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевскогою. - 2011 - №4 (3). - С.777-778.

24 Головина, А.П. Химический люминесцентный анализ неорганических веществ / А.П. Головина, Л.В. Левшин. - М.: Химия, 1978. - 248 с.

25 Левшин, В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. - М., 1951. - 378 с.

26 Асимов, М.А. Стимулирование аэробного метаболизма клеток низкоинтенсивным лазерным излучением / М.М. Асимов, Р.М. Асимов, А.Н. Рубинов, С.А. Мамилов, Ю.С. Плаксий // Лазерная медицина. - 2007. - Т. 11. - В. 2. - С. 53.

27 Sychra, V. Atomic fluorescence spectroscopy / V. Sychra, V. Svoboda, I. Rubeska. - London: Van Nostrand Reinhold co., 1975. - 379 р.

28 Левшин, В.Л. Труды ФИАН. - 1963. - Т 23. - С. 64

29 Лосев, Н.Ф. Количественный рентгеноспектральный флуоресцентный анализ / Н.Ф. Лосев. - М.: Наука, 1969. - 366 с.

30 Верещагин, И.К. Электролюминесценция кристаллов / И.К.Верещагин. - М.: Наука, 1974. - 279 с.

31 Вавилов, С.И. Сочинения: в 5 т. / С.И. Вавилов. - М.: Издательство АН СССР, 1954. - Т. 1. - 344 с.

32 Антонов - Романовекий, В.В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров / В.В. Антонов-Романовекий. - М.: Наука, 1966. - 125 с.

33 Montero, E. Spectral pH dependence of erythrosine in sol-gel silica coating and buffered solutions / E. Montero, M.A. Garcia, M.A. Villegas. J.Llopis. - 2008. - V. 47. - Р. 1-6.

34 Pravinata, L.C. Erythrosin B Phosphorescence Monitors Molecular Mobility and Dynamic Site Heterogeneity in Amorphous Sucrose / Linda C. Pravinata; Yumin You // Biophysical Journal. - 2005. - V. 88. - Р. 3551-3561.

Размещено на Allbest.ru