Диэлектрическая релаксация надмолекулярных структур в биологических жидкостях на низких и инфранизких частотах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукописи

НГУЕН СУАН НГИА

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ НАДМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ НА НИЗКИХ И ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТАХ

Специальность — 01.04.04. «Физическая электроника»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 7 ЯМЗ

2011

Санкт-Петербург — 2011

4842917

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Сударь Николай Тобисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Галль Лидия Николаевна

кандидат технических наук,

доцент Пахарьков Геннадий Николаевич

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Защита состоится 24 февраля 2011 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212. 229. 01 ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251 С.-Петербург, Политехническая ул., 29. 2-ой уч. корпус, ауд. 470.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан «

2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212. 229. 01 доктор технических наук, профессор

Короткое А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

В настоящее время все большее внимание исследователей привлекает изучение биологических объектов с позиций современной физики. При этом ведутся активные разработки технических средств, способствующих как расширению возможностей общепризнанных методик, так и созданию новых, ранее не используемых в медицине подходов и методов, учитывающих конкретные особенности подлежащих изучению систем. Биологические жидкости широко используются при подобного рода исследованиях, являясь либо объектом исследования, либо выступая в качестве тестовой модели. Часто употребляемый в литературе термин «биологические жидкости» включает в себя не только телесные жидкости, возникающие в организме естественным способом (кровь, лимфа, моча и прочие жидкости организма), но и искусственно приготовленные растворы, необходимыми компонентами которых являются вода, различные белки и соли.

Все большее внимание стало уделяться методикам изучения биологических жидкостей, основанным на измерениях их электрических параметров. Например, диэлектрические свойства крови подробно изучались в радиочастотном диапазоне, работ, в которых измерения проводились в низкочастотном диапазоне существенно меньше. Данные же о диэлектрических свойствах крови в инфранизкочастотном диапазоне отсутствуют вовсе.

Биологические жидкости искусственного происхождения, как и большинство телесных жидкостей, обладают достаточно высокой проводимостью и по своей сути являются электролитами. Однако, определение электрических характеристик электропроводности и диэлектрической проницаемости растворов электролитов, являющихся плохими диэлектриками или плохими проводниками, представляет собой трудную задачу, не имеющую удовлетворительного решения до настоящего времени.

Биологические жидкости характеризуются сложной надмолекулярной структурой. Большой интерес проявляется к исследованию взаимодействующих друг с другом динамических ассоциатов (кластеров), возникающих в водных растворах глобулярных белков [1]. Повышенное внимание уделяется изучению взаимодействия между структурными элементами раствора белка, а также особенностям процесса агрегации белков в большие комплексы (кластеры). В определенной степени появлением и разрушением надмолекулярных структур в биологических жидкостях можно управлять [2,3].

В последние десятилетия существенно возрос интерес и востребованность метода диэлектрической импедансной спектроскопии в фундаментальных и прикладных исследованиях. Хотя в настоящее время многие медицинские технологии основаны на измерении электриче-

ского импеданса тканей пациента, тем не менее, электрохимический импеданс биологических тканей, в частности, биологических жидкостей в области низких и инфранизких частот практически не исследовался.

Цель и задачи исследования

Цель данной работы - изучение возможностей метода диэлектрической спектроскопии при исследовании процессов диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях в области низких и инфранизких частот.

В соответствие с целью исследований, задачи работы были сформулированы следующим образом:

• разработать методику измерения диэлектрических характеристик биологических жидкостей в диапазоне низких и инфранизких частот.

• спроектировать и создать экспериментальную установку, позволяющую проводить измерения диэлектрических потерь, емкости и электрического импеданса ячейки с биоэлектролитом в диапазоне частот 0,001-100 Гц.

• искусственно создавая в растворах альбуминов кластерные структуры, выяснить возможность и особенности регистрации этих объектов методами инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии.

• в низко- и инфранизкочастотном диапазонах получить данные о диэлектрических свойствах крови человека in vitro и ее компонентов.

• изучить особенности электрического импеданса биологических жидкостей, в том числе крови человека, в области низких и инфранизких частот и сравнить с импедансами воды и водных растворов солей.

• определить возможности практического использования результатов исследования.

Научная новизиа

• Впервые методами диэлектрической спектроскопии было проведено исследование диэлектрических свойств биологических жидкостей, в том числе крови человека, в диапазоне частот 0,001-100 Гц.

• Методами инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии установлено, что на зависимости tgS(f) ячейки с водным раствором яичного белка и соли тяжелого щелочного

металла (CsCl) на частотах 0,003; 0,3 и 0,4 Гц появляются характерные пики. Подобные пики отсутствуют в водном растворе яичного белка и хлористого натрия, что дает основание связать

их появление с процессами агрегации молекул яичного альбумина и образованием дипольных кластеров в растворе С.чС1.

• На основании модели Дебая выполнены оценки размеров релаксирующих структур в водном растворе яичного белка и С$С/. Они составляют менее 0,4 мкм, что сопоставимо с корреляционной длиной, характеризующей взаимодействие между кластерами.

• На зависимостях в диапазоне частот 0,01-100 Гц всех исследованных нами образцов крови отсутствуют какие-либо явно выраженные пики, которые можно было бы связать с процессами релаксационной или иного вида поляризации, обусловленной белками или форменными элементами крови.

• Существенные изменения емкости при нагреве ячейки с кровью, а также проявление индивидуальных особенностей доноров наблюдалось только на частотах не выше 0,1 Гц. При больших частотах эти эффекты не проявляются.

Научная и практическая значимость. Основные результаты работы способствуют развитию представлений о молекулярно - динамических процессах, происходящих в биологических жидкостях. Они вносят вклад в понимание возможностей и существование ограничений метода инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии при изучении процессов диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биоэлектролитах.

Результаты работы могут быть использованы при разработке физических методов мониторинга загрязнения природных сред тяжелыми металлами, а также для создания новых приборов для диагностики телесных жидкостей.

Результаты проведенных исследований использовались в лекционных курсах, практических и лабораторных работах при подготовке магистров по направлению «Техническая физика» со специализацией физика медицинских технологий на радиофизическом факультете СПбГПУ.

Полученные в работе данные позволили сформулировать следующие положения, которые автор выносит на защиту.

Основные защищаемые положения

1. Доказана принципиальная возможность использования методов инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии для изучения процессов поляризации надмолекулярных структур в биологических жидкостях.

2. Пики диэлектрических потерь в водно - солевых растворах альбуминов на частотах 0,010,4 Гц обусловлены процессами диэлектрической релаксации надмолекулярных структур белков (кластеров) в этих растворах.

3. Наблюдаемое многообразие форм частотных и температурных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь и емкости ячеек с биологическими жидкостями на частотах менее 0,01 Гц связано с процессами адсорбции органических соединений на электродах.

4. Процессы адсорбции органических соединений на электродах накладывают ограничения на частотный диапазон, в котором оказывается возможной регистрация пиков диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях и, тем самым, определяют его нижнюю границу.

5. Релаксационные процессы в надмолекулярных структурах, существующих в крови человека in vitro вследствие высокой вязкости крови в диапазоне частот от 0,01 до 100 Гц, методами инфранизкой диэлектрической спектроскопии не регистрируются.

Достоверность результатов н выводов работы обусловлена всесторонним изучением закономерностей и особенностей диэлектрических потерь в диэлектриках со сквозной проводимостью, учетом влияния двойных электрических слоев и процессов адсорбции органических соединений на электродах на измеряемые диэлектрические характеристики. Большим объемом и тщательным анализом результатов экспериментов. Логической увязкой полученных новых результатов с известными ранее опытными данными и положениями известных теорий, а также согласием с литературными данными других авторов, когда это представлялось возможным.

Личный вклад автора определяется участием в постановке задач исследований, самостоятельной разработке и создании экспериментальной установки, проведении экспериментальных и теоретических исследований; их обработке и анализе полученных результатов. Основные результаты работы получены автором лично. В процессе работы автор пользовался консультациями к.ф-м.н. Бородзюли В.Ф.

Апробация результатов исследования.

Основные результаты работы докладывались на Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов в СПбГПУ (Санкт-Петербург, 2005 и 2006г.), 9-ой Международной конференции «Физика диэлектриков» (Санкт-Петербург, 2008), Международных научно-практических конференциях (Неделя науки в СПбГПУ 2009 и 2010 г.) и обсуждались на семинарах кафедры прикладной физики и оптики твердого тела Санкт-Петербургского политехнического университета.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 статьи (3 статьи в журналах перечня ВАК), 5 публикации в трудах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Оригинальные материалы изложены в 3 и 4 главах, которые включают полученные результаты и их обсуждение. Материал диссертации изложен на 161 страницах, содержит 48 рисунок, 8 таблиц. Список литературы включает 130 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы новизна и практическая значимость основных полученных результатов, приведены защищаемые положения.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена анализу современных представлений о диэлектрических потерях в однородных диэлектриках с релаксационной поляризацией и сквозной проводимостью. Обсуждается возможность применимости этих представлений для описания диэлектрических свойств биоэлектролитов. Рассматриваются механизмы, определяющие диэлектрические потери в таких растворах. Приводятся известные на сегодняшний день данные о диэлектрических свойствах воды и водно-солевых растворов, в том числе растворов, содержащих органические соединения, а также телесных жидкостей.

Обсуждается механизм возникновения двойных электрических слоев на границе металлический электрод/электролит и их влияние на диэлектрические потери в измерительных ячейках с биоэлектролитами. Показывается нецелесообразность характеристики диэлектрических свойств электролитов посредством определения величин е' и е". Рассматривается роль процессов адсорбции органических соединений на электродах при формировании двойных электрических слоев в биологических жидкостях.

Анализируются известные структуры белковых молекул и реализующиеся в водных растворах белков надмолекулярные структуры белков, обсуждается конформационная подвижность белков и связанные с ней процессы релаксации.

На основании проведенного анализа публикаций сформулированы основные задачи исследований.

Вторая глава является методической. В ней обсуждаются способы определения диэлектрических характеристик жидких электролитов в области низких и инфранизких частот, основанные на измерении фазового сдвига между напряжением, приложенным к измерительной ячейке и протекающим сквозь нее током. Приводятся описания экспериментальной установки и особенностей конструкции измерительной ячейки. Обосновывается выбор величины (0,125 В) переменного напряжения, подаваемого на измерительную ячейку. Рассматривается методика расчета электрического импеданса, тангенса угла диэлектрических потерь и емкости измерительной ячейки на основании экспериментальных измерений в диапазоне частот 0,001100 Гц. Обсуждаются возможные ошибки измерений. Приводятся результаты калибровки из-

мерительной установки, выполненные с использованием эквивалентных схем с известными параметрами.

Третья глава. В этой главе приводятся экспериментальные данные о диэлектрических потерях и емкости ячеек с биологическими жидкостями (водно - солевыми растворами глюкозы, белков, крови) в диапазоне частот от 0,001 до 100 Гц при различных температурах.

На первом этапе настоящей работы выяснялась возможность регистрации методами ин-франизкочастотной диэлектрической спектроскопии надмолекулярных структур в биологических растворах. Известно [2], что добавление в водный раствор глобулярных белков альбуминов ионов Сх* приводит к агрегации белков и образованию в растворе надмолекулярных структур - дипольных кластеров. При добавлении в раствор ионов ,\'а этот эффект не наблюдается. Физический механизм этого явления известен, он обусловлен тем, что ионы тяжелых металлов, обладающие значительной массой и большими ионными радиусами, слабее удерживают гидратную оболочку, чем ионы малого радиуса, например, ионы натрия. Катионы тяжелых металлов будут более прочно связываться с отрицательно заряженными группами на белке, и образовывать кулоновский комплекс с общей гидратной оболочкой на макромолекуле белка. Они способны компенсировать заряд белковой молекулы до такой степени, что вследствие аномально высоких дипольных моментов белковых молекул, взаимодействие между последними будет определяться не силами кулоновского отталкивания, а диполь — дипольными силами притяжения. Произойдет сближение молекул белка и образование макромолекулярного

комплекса (дипольного кластера).

Объектом наших исследований был яичный белок, добавляемый в 0,155 М раствор ИаС1 или СлС/, в соотношении 1 :4. Значения рН растворов яичного белка в ЫаС1 и С$С1, составляли соответственно 6,0 и 8,8, что превышало величину, соответствующую изоэлек-трической точке (р1) яичного альбумина (основной составляющей яичного белка), Для которого р1 = 4,8 [2].

На рис. 1 представлены зависимости тангенса 1£8(/) яичного белка в растворах солей ИаС1 и С?С/. Добавление белка в раствор соли ИаС1 не вызывает существенных изменений диэлектрических потерь и формы

Рис. 1. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь ячейки с яичным белком в растворах М/С/ и ОС/

1,2 и 3 — белок в растворе М/С/ при 275,298 и 315 К; 4, 5 и 6 — белок в растворе СлС/ при 275,298 и 315 К

зависимости tg5(/) по сравнению с чистым водным раствором NaCl. С ростом температуры, особенно в области частот меньше 0,1 Гц, диэлектрические потери заметно увеличиваются, так, например, на частоте 0,001 Гц при изменении температуры с 275 до 298 К величина tgS возрастает с 4 до 9. Напротив, добавление белка в раствор CsCl приводит к существенному уменьшению диэлектрических потерь на частотах менее 10 Гц. Действительно, в чистом растворе CsCl при Т=215 К на частоте 0,001 Гц tgo ~2, но в растворе яичный белок+CsCI при той же температуре и частоте tg5~0,2. Кардинальным образом видоизменяется форма зависимости tgS(/), которая в чистом растворе CsCl представляла собой монотонно кривую подобную аналогичной зависимости для NaCl. Теперь же при 7=275 К на ней стали наблюдаться три пика, на частотах 0,005; 0,03 и 0,2 Гц. Однако, увеличение температуры раствора до 298 К приводит к исчезновению пика на частоте 0,005 Гц, а при Т=315 К остается единственный пик на частоте ~0,2 Гц. Отметим, что при увеличении концентрации CsCl до 0,31 М и добавлении в этот раствор яичного белка в прежней пропорции, зависимости С(/) и tg5(/) воспроизводятся. Пики на зависимости tg8(/) наблюдаются при тех же частотах, но теперь нагрев раствора до 298 К уже не приводит к исчезновению пиков, а лишь несколько уменьшает их высоту. Пик на частоте -0,005 Гц исчезает только при нагреве раствора до 315 К.

Таким образом, диэлектрические потери водного раствора соли тяжелого щелочного металла и яичного белка характеризуются существованием на зависимости tg5(/) на частотах менее 1 Гц нескольких характерных пиков. Тот факт, что подобные пики не наблюдаются при добавлении белка в раствор NaCl дает основание связать их появление с процессами агрегации молекул яичного альбумина и образованием дипольных кластеров в растворе CsCl.

Анализ возможных причин возникновения данных пиков показал, что наиболее вероятной является ориентационная поляризация дипольных кластеров во внешнем электрическом поле. Оценки размеров релаксирующих структур были выполнены на основании теории вращения диполей в вязкой среде (теория Дебая) [4], в соответствии с которой данная структура моделировалась шариком конечного радиуса, который движется в непрерывной вязкой жидкости и подчиняется макроскопическим уравнением движения. Расчеты показали, что при Т'= 275 К для значений частоты 0,005; 0,3 и 0,4 Гц, характерные размеры релаксирующих структур должны составлять соответственно 2,0; 1,0 и 0,4 мкм. Они примерно на порядок превосходят величины гидродинамических радиусов агрегатов молекул альбумина в растворе CsCl, определенных в работе [2] с помощью оптико - спектральных методов. Выполненные оценки характерных размеров релаксирующих структур по порядку величины соответствуют корреляционной длине, характеризующей взаимодействие между кластерами [1]. Этот резуль-

тат дает основание высказать предположение о кооперативном характере диэлектрических релаксационных процессов в кластерах водно-белковых растворов.

Измерения диэлектрических характеристик ячеек, заполненных кровью человека, проводились при температурах 275, 298, 310 и 315 К. Типичные зависимости tg8(/) и С(/) различных образцов крови при температурах 275 и 310 К приводятся на рис. 2 и 3.

а>

1 1 О - 1 4-2 О-З I

о

Оп «") ° 8 а д п , ¿1 оЧ 1 Вв 4 3 А0 " 4 о О

0,001

0-1, Л-2. П-Э.

А 1 О- I; Л - 2: О - |

зЧ*

N

"ййа 5888

б)

125

100

"5 75 в

50

3«- □ О Ч, | О -1; А -1 -2: О -3; |

о □ ч°

' в '■ВЗп.

ввва

Г, Гц

'.Гц

Рис.2.

Рис.3.

Зависимости <£<?(/) (а) и С(/) (б) ячейки с образцами крови при температуре 275 К (рис.2) и 310 К (рис.3)

1 - образец №1; 2 - образец №2; 3 - образец №3

Форма зависимостей (/") (рис. 2,а и 3,а) для всех образцов крови качественно не отличается от аналогичных зависимостей для чистых растворов МзС/ и раствора яичный белок+№)С(. В исследованном диапазоне частот на них отсутствуют какие-либо характерные пики, которые можно было бы связать с релаксационными процессами в надмолекулярных структурах, существующих в крови человека. На частотах выше 0,1 Гц диэлектрические потери ячеек с кровью не зависят от индивидуальных особенностей доноров (пол, возраст).

Емкость ячеек с кровью при Т=215 К (рис. 2, б) незначительно отличается от емкости с чистым раствором ЫаС1. Влияние температуры на ход зависимости С(/) проявляется только на очень низких частотах, меньших 0,01 Гц. Первоначально при нагреве ячеек их емкость на-

чинает возрастать, но при достижении температуры 298 К она уменьшается. Изменение температуры может приводить как к появлению, так и к исчезновению максимумов на частотной зависимости емкости для различных образцов крови.

Существенные качественные и количественные различия зависимостей 1ф(/,Т) и С(/,Т) различных образцов крови наблюдаются только на частотах ниже 0,1 Гц, что связано, со сложным составом и структурой крови, в которой наряду белками сывороточного альбумина человека (САЧ) присутствуют множество других органических соединений, в том числе

различных белков. Именно в области низких частот, как известно [5], процессы адсорбции-десорбции органических соединений на электроды оказывают наибольшее влияние на частотные и температурные зависимости диэлектрических потерь и емкости.

На рис. 4 (о, б) представлены зависимости tg8(f) и С(/) ячеек с САЧ, добавленным в 0,155 М раствор ЫаС1. Концентрация САЧ составляла 25 мг/мл, что соответствует объемной концентрации САЧ ~4% (средняя концентрация САЧ у человека в норме -42 мг/мл). Вязкость такого раствора около 1,7 Па с. Характер влияния температуры на рассматриваемые зависимости такой же, как и для большинства образцов крови. Нагрев раствора от 275 до 298 К на частотах менее 0,01 Гц приводит к возрастанию вели-

ь 1—1-1-1-1 | ОТ = 275К * Т = 298К НТ-310К • Г = 315 К |

: □ • □ »

г^Зй 1 8М«| «а о в1

б)

« 140 О

70

* 1 1 1

| оТ = 275К «Т-298К ОТ-3101С »Т = 315к|

• ч

□ рр ' '"55 ВВяя ТТ1.

0.1

Г. ГЦ

Рис.4. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь (а) и емкости (б) САЧ в 0,155 М растворе ,\!аС1.

1 —275 К; 2 —298 К; 3 — 310 К и 4 —315 К.

чин емкости и tgд, а затем к их уменьшению, причем при температурах 310 и 315 К на зависимостях С(/) на частоте ~0,002 Гц формируется максимум. Наблюдаемое сходство в закономерностях воздействия температуры на зависимостии С(/) на частотах менее 0,01 Гц для крови и водного раствора САЧ+МаС/ обусловлено, адсорбционно-десорбционными процессами на электродах именно молекул альбумина.

Рис. 5. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь САЧ в 0,155 М растворе \'аС1.

I — 275 К: 2 — 298 К: 3 — 310 К и 4 — 315 К.

0,3

0,4---

0,01

-0-Т-275К; -□-Т-310К;

0,1

-*-Т~315К

-Л-Т-298К;

!, Гц

В заключение отметим, что на зависимости () для ячейки с раствором САЧ+ЫаС1 в диапазоне на частоте -0,4 Гц наблюдается пик (на рис.5 он изображен в большем масштабе). С ростом температуры его высота уменьшается, а максимум сдвигается в область более высоких частот. Возникновение пика однозначно связано с САЧ, поскольку снижение концентрации САЧ до 12,5 мг/мл приводит к исчезновению данного пика. Появление его связано с процессами

релаксации надмолекулярных структур САЧ вследствие существования в водном растворе МаС1 с концентрацией 0,155 М кластерной структуры организации макромолекул САЧ [2].

Мы полагаем, что отсутствие подобного пика на зависимости tg5(/) крови человека связано с её существенно большей вязкостью. Кровь неньютоновская жидкость. Её вязкость ~5 Па с и возрастает при уменьшении скорости сдвига, в то время как вязкость раствора САЧ+АтаС1 (рассматриваемой концентрации) не превосходит 1,7 Па с. Возрастание вязкости приводит к смещению пика релаксационных потерь в низкочастотную область, где он «маскируется» ад-сорбционно-десорбционными процессами.

Четвертая глава. В данной главе рассматриваются результаты импедансной спектроскопии исследуемых растворов. Электрохимический импеданс представляет собой интегральную характеристику исследуемой системы, отражающую её поведение в целом, т.е. результирующее воздействие всех протекающих в ней процессов. Мнимая и действительная части электрохимического импеданса рассчитывались нами на основании экспериментально определенных (на каждой фиксированной частоте) данных об амплитудных значениях переменного напряжения на измерительной ячейке, протекающего сквозь неё переменного тока и угле диэлектрических потерь. Зависимости 2'(/) и £*(/), определенные в диапазоне частот от 0,001 до 100 Гц, служили основой для построения годографа электрохимического импеданса (зависимости данного раствора для данной температуры. В импедансометрии существуют детально разработанные подходы к интерпретации годографов. Фрагментам годографов ставятся в соответствие конкретные эквивалентные схемы, моделирующие импеданс отдельных элементарных электрохимических процессов.

10000

7500

О N

2500

: О -1; • - 2;

о». 1 • • «о о ОС о ^ о « О | *%£ 0 о о • ле

: /

г. . . .

10000 20000 Г, Ом

30000

Рис. 6. Годограф импеданса раствора ЫаС1 при температурах 275 К (кривая /) и 298 К (кривая 2)

На рис. 6 представлен годограф ячейки с 0,155 M раствором NaCl при температуре 275 К (кривая /) и 298 К (кривая 2). Видно, что рассматриваемые годографы, имеют достаточно сложную форму и состоят, из нескольких фрагментов. На них можно выделить участок по форме близкий к четверти окружности (-Z'< 10000 Ом). Этот фрагмент годографа можно интерпретировать как импеданс раствора в объеме, регистрируемый при относительно высоких частотах. При температуре 275 К отклонения от окружности годографа для хлористого натрия наблюдаются на частотах менее 10 Гц, а при Т=298 К — при ~0,01 Гц.

Аналогичная форма годографа и сходные видоизменения его при возрастании температуры наблюдались и для годографов водно-солевого раствора глюкозы «Глюкоза-Э» — низкомолекулярного органического вещества, входящего в состав крови (в норме её концентрация составляет 4,4 - 6,7 моль/л). На рис. 7 представлены годографы импеданса ячейки с раствором «Глю-коза-Э» при различных температурах. Поскольку величины электрического импеданса исследуемого раствора существенно различаются, то для возможности изображения годографов при различных температурах на одном рисунке, они были построены с двукратным увеличением значений по осям Z' и —Z".

Форма годографов ячеек, содержащих водно-солевые растворы

75000

45000

90000

135000

Z', Ом

Рис. 7. Годографы импеданса ячейки с раствором глюкозы «Глюкоза-Э» при различных температурах.

I — 275 К; 2—298 К; 3—310 К и 4 —315 К

глобулярных белков существенным образом отличается от формы годографов с солями и растворами низкомолекулярных органических соединений. Годографы электрического импеданса ячейки с раствором САЧ+ЫаС1 с концентрацией САЧ 25 мг/мл представлены на рис. 8. Также как и для годографа чистого раствора ЫаС1 на рассматриваемом годографе можно выделить

участок, соответствующий четверти окружности (на частотах выше 0,1 Гц, что соответствует низким значениям Z' и 2"). Радиус этой окружности уменьшается с ростом температуры.

Экстраполяция зависимости

7,"{2') в область более высоких частот позволяет оценить активное сопротивление импеданса на частоте, при которой зависимость 2"(2') пересекает ось 2', Оно не превышает единицы Ом и практически не зависит от температуры. При температуре Г=275 К форма рассматриваемого годографа не отличается от годографов, регистрируемых для растворов солей и глюкозы. Повышение температуры до 298 К и выше приводит к возникновению существенных отличий формы данного годографа от формы годографов рассмотренных нами ранее. В области высоких значений импеданса, соответствующих инфранизкочастотному диапазону годографа, возникает обратный ход кривой 2'(2'), т.е. на годографе формируется петля. Снижение концентрации СЛЧ до 12,5

мг/мл приводит к её исчезновению.

Петли в инфранизкочастотной области годографа наблюдались нами для всех образцов крови человека, а также в водном растворе яичного бслка+Д'аС/.

Наличие на годографе электрохимического импеданса полупетли (она может появляться как в первом, так и в четвертом квадрантах) связано с проявлением индуктивных свойств исследуемого объекта. Известно [6], что полупетля в первом квадранте может наблюдаться из-за наличия в системе емкости двойного слоя С, включенной в эквивалентную схему системы параллельно адмиттансу кинетики адсорбции, причем, когда емкость двойного слоя достаточно велика, то индуктивного проявления в экспериментальном частотном годографе можно и не увидеть.

Годографы раствора яичного белка+ОС/ в инфранизкочастотной области не содержат фрагмента с петлей. На рис. 9 представлено изображение годографа водного раствора яичного белка+СлС7. Видно, что рассматриваемые годографы во всем частотном диапазоне и при всех температурах представляют собой фрагменты окружности разного радиуса.

О -1; » -2; О-З; • -4;

О 14 • ' '

'аУ ° 0

е

1« А—

•О»

х2 О

в 4

16000

32000

Т, Ом

Рис. 8. Годографы электрического импеданса раствора САЧ+АтаС1 с концентрацией 25мг/мл. 1 —275 К; 2—298 К; 3—310 К и 4— 315 К

По-видимому, в растворе бел-ка+СлС/ молекулы яичного альбумина преимущественно входят в состав дипольных комплексов. Адсорбция таких комплексов на электродах (если она в принципе возможна) определяется закономерностями, отличными от адсорбции несвязанных макромолекул белка.

Таким образом, представленные в настоящем разделе результаты подтверждают вывод, о том, что процессы адсорбции-десорбции, наблюдаемые на частотах менее 0,01 Гц, оказывают определяющее влияние на форму зависимостей tgô{f) и С(/) и на характер воздействия на них температуры и тем самым ограничивают возможности применения инфранизкой диэлектрической спектроскопии на частотах менее 0,01 Гц для регистрации релаксационных потерь в надмолекулярных образованиях, возникающих в биологических жидкостях. Цитируемая литература

1. Giordano, R. Structural properties of macromolecular solutions [Text] / Giordano R., Maisano G., Mallamace F. and al. //J. Chem. Phys. — 1981. — Vol. 75. — №10. — P. 4770-4776.

2. Рожков, С.П. Стабилизация альбумина СаСЬ- и MgCb-регулируемым взаимодействием макромолекул: исследование методом спиновой метки [Текст] / Рожков С.П. // Биофизика.

— 1997.— Т. 42. —Вып. 5, —С. 1020-1028.

3. Петрова, Г.П. Образование дипольных комплексов в растворах белков с малой концентрацией ионов тяжелых металлов: диагностика методом лазерного светорассеяния [Текст] / Петрова Г.П., Петрусевич Ю.М., Тен Д.И.// Квантовая электроника. — 2002. — Т. 32. — № 10.

— С. 897-901.

4. Седунов, Б.И. Диэлектрическая проницаемость биологических объектов [Текст] / Се-дунов Б.И., Франк-Каменецкий Д.А..// Успехи физических наук. — 1963. — Т. 79. — Вып. 4. — С.617 - 63.

5. Дамаскии, Б.Б.Адсорбция органических соединений на электродах [Текст] /Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Батраков В.В. М.: Наука, 1968, 334 с.

6. Елкин, В.В. Импеданс фарадеевского процесса с частичным переносом заряда [Текст] / Елкин В.В. //Электрохимия. — 2009. — Т. 45. — JVs 1. — С.62-68.

Основные публикации по теме диссертации

Публикации в периодических изданиях рекомендованных ВАК:

< О

о о о о д Д _ D д □

о О О д □ <?л * а°

о. 1; Д.2; О-З;

/ .

200000 Z', Ом

Рис. 9. Годографы электрического импеданса ячейки с раствором яичного белка+С?С/ при различных температурах. 1, 2 и 3 — белок в растворе ОС/ при 275, 298 и 315 К.

1. Павлов, A.A. Динамические характеристики крови in vitro [Текст] / Павлов A.A., Нгу-ен Суан Нгиа // Научно-технические ведомости СПбГПУ. — 2006. — Т. 1. — № 5. — С. 202205.

2. Нгуен Cyan Нгиа Диэлектрические характеристики воды и водных растворов электролитов в диапазоне частот 0,001 - 100 Гц [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Бородзюля В.Ф., Сударь Н.Т. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки — 2009.

— № 4. - С. 63-66.

3. Нгуен Суан Нгиа Процессы диэлектрической релаксации в солевых растворах яичного белка в диапазоне инфранизких частот [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Бородзюля В.Ф., Иванова Т.Ф., Сударь Н.Т. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки

— 2010. — №4(105). — С. 112-118.

Прочие публикации по теме диссертации:

1. Нгуен Суан Нгиа Влияние степени агрегации эритроцитов на диэлектрические характеристики крови in vitro [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Павлов A.A., Сударь Н.Т., Шадрин Е.Б. // Материалы XI Международной конференции «Физика диэлектриков». 3-7 июля 2008 г. Санкт-Петербург. Россия. — 2008 — С. 247-248.

2. Нгуен Суан Нгиа Диэлектрические потери в системе мстал-кровь полимер метал. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Павлов A.A., Сударь Н.Т., // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов в СПбГПУ 2005 г., Часть VI, Радиофизический факультет. — 2005 — С.93-95.

3. Нгуен Суан Нгиа Диэлектрические потери в системах полимер-электролит-полимер. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т. // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов в СПбГПУ 2006 г., Часть VI, Радиофизический факультет. — 2006. — С.75-78.

4. Нгуен Суан Нгиа Динамические характеристики крови in vitro. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т.// Труды СПбГПУ № 507. Радиофизика, электроника, информационные технологии. — 2008. — С. 265-269.

5. Нгуен Суан Нгиа Особенности исследования диэлектрических характеристик водных растворов электролитов на инфранизких частотах. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Котов H.A., Сударь Н.Т.// Материалы международной научно-практической конференции (Неделя науки в СПбГПУ 2009 г.). Часть IX, Радиофизический факультет. — 2009. — С. 141-142.

6. Нгуен Суан Нгиа Низко- и инфранизкочастотная спектроскопия водно-солевого раствора сывороточного альбумина человека. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т.// Материалы международной научно-практической конференции (Неделя науки в СПбГПУ 2010 г.). Часть IX, Радиофизический факультет. — 2010. — С. 145-147.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 21.12.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 6936Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.:(812)550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Электрические свойства водных электролитов.

1.1.1. Гидратация ионов в водных растворах.

1.1.2. Электропроводность водных электролитов.

1.1.2.1. Общие закономерности-проводимости водных электролитов.

1.1.2.2. Особенности электропроводности биологических жидкостей.

1.1.3. Диэлектрические потери в однородных диэлектриках с релаксационной поляризацией и сквозной проводимостью.

1.1.4. Образование двойных электрических слоев.

1.1.5. Адсорбция органических молекул на поверхности электродов.

1.2. Строение, структура и свойства белков.

1.2.1. Состав и физико-химические свойства полипептидов.

1.2.2. Структура белковой молекулы.

1.2.3. Альбумины.

1.3. Физические свойства биологических жидкостей и их компонент.

1.3.1. Особенности структуры воды и её диэлектрические свойства.

1.3.2. Диэлектрические свойства водных растворов электролитов.

1.3.3. Диэлектрические свойства живых тканей.

1.3.4. Физические свойства крови.

1.3.4.1. Состав, свойства и функции крови в организме.

1.3.4.2. Диэлектрические характеристики крови.

В настоящее время все большее внимание исследователей привлекает изучение биологических объектов с позиций современной физики. При этом ведутся активные разработки технических средств, как способствующих расширению возможностей общепризнанных методик, так и создание новых, ранее не используемых в медицине подходов и методов, учитывающих конкретные особенности подлежащих изучению систем. Биологические жидкости широко используются при исследованиях подобного рода, являясь либо объектом исследования, либо выступая в качестве тестовой модели. Часто употребляемый в литературе термин «биологические жидкости» включает в себя не только телесные жидкости, возникающие в организме естественным способом, но и искусственно приготовленные растворы, необходимыми компонентами которых являются вода, различные белки и соли.

Телесные жидкости омывают ткани живых организмов. Они занимают промежуточное положение между внешней средой и клетками и играют роль амортизатора при резких внешних изменениях, обеспечивая выживание клеток; кроме того, телесные жидкости являются средством транспортировки питательных веществ и продуктов распада. Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная, суставная и другие биологические жидкости образуют внутреннюю среду организма (medium organismi internum). Эти жидкости происходят из плазмы крови и образуются путем фильтрации плазмы через капиллярные сосуды системы кровообращения.

Исследование телесных жидкостей имеет большое значение в клинической диагностике, поскольку при многих заболеваниях их состав и свойства компонентов изменяются характерным образом. Существует достаточно много диагностических методов с использованием телесных жидкостей, но, в силу своей трудоемкости и требования наличия технического образования у медицинских работников, большинство из них мало применяются в клинической практике и, следовательно, данных о них в литературе немного. Многие методы основаны на анализе физических параметров телесных жидкостей, для расчета которых необходимы дополнительные сведения, которые могут быть получены только посредством проведения различного рода физических и химических экспериментов.

Биологические жидкости искусственного происхождения, как и большинство телесных жидкостей, обладают достаточно высокой проводимостью и по своей сути являются электролитами. Однако, определение электрических характеристик — электропроводности и диэлектрической проницаемости растворов электролитов, являющихся плохими диэлектриками или плохими проводниками, представляет собой трудную задачу, не имеющую удовлетворительного решения до настоящего времени.

Биологические жидкости характеризуются сложной надмолекулярной структурой. Основная составляющая биологических жидкостей — вода является многокомпонентным раствором, в котором существуют неоднородности достаточно больших размеров. Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования установили кластерную структуру воды [1]. В последние десятилетия в литературе появились сведения о формировании в воде гигантских гетерофазных кластеров размерами вплоть до долей миллиметра и временем релаксации более 10 с [2, 3].

Большой интерес проявляется и к исследованию динамических ассоциатов (кластеров), возникающих в водных растворах глобулярных белков. Повышенное внимание уделяется и изучению взаимодействия между структурными элементами раствора белка и особенностям процесса агрегации белков в большие комплексы (кластеры) [4-9]. Средние размеры кластеров, возникающих в растворе сывороточного альбумина, в несколько десятков раз больше размера индивидуальной молекулы белка, а корреляционная длина, характеризующая взаимодействие между кластерами, составляет несколько тысяч ангстрем [4]. В определенной степени появлением и разрушением надмолекулярных структур в биологических электролитах можно управлять. Так, например, при увеличении концентрации СаС12, М%Си и ЫаС1 в водно — солевом растворе альбумина наблюдается переход от кластерной формы структурной организации раствора белка, существующей при низких концентрациях соли, к «высоленной» — при больших концентрациях соли [9]; добавление в водный раствор белков ионов тяжелых металлов (Ся+, РЬ2+, Сс?+ и др.) при определенных условиях приводит к агрегации молекул белка и возникновению дипольных кластеров [5, 7, 10].

Одну из наиболее широко и всесторонне исследуемых телесных жидкостей — кровь можно рассматривать как коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические вещества плазмы - растворенными веществами, а белки и их комплексы - коллоидным компонентом [11—14]. Несмотря на огромное число публикаций, посвященных изучению свойств крови, она до сих пор является одной из наиболее сложных и малоизученных систем. Диэлектрические свойства крови подробно изучались в радиочастотном диапазоне. Работ, в которых диэлектрические измерения проводились в низкочастотном диапазоне немного [14-23]. Данные же о диэлектрических свойствах крови в инфранизкочастотном диапазоне отсутствуют вовсе.

При изучении физико-химических свойств биологических жидкостей исследователи применяют различные экспериментальные методики, позволяющие изучать динамику взаимодействия макромолекул в биорастворах, их структурную и надмолекулярную организацию. Для этих целей успешно и широко применяются различные методы оптической спектроскопии [5-7], флуоресцентные методы анализа [10, 24], большое внимание уделяется методам спиновой метки [9, 25].

В последние годы все большее внимание стало уделяться методикам изучения биологических жидкостей, в частности крови, основанным на измерениях их электрических параметров. Биологические жидкости (биоэлектролиты) в электрическом поле обладают прямой ионной проводимостью, зависящей от концентрации электролита и подвижности ионов в растворе. С другой стороны, при воздействии электрического поля в них могут происходить явления внутренней поляризации, обусловленные смещением зарядов, ориентацией отдельных молекул и молекулярных комплексов, обладающих дипольными моментами. Как и у диэлектриков, относящихся к неживой материи, у биологических объектов существует дисперсия диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, т.е. зависимость их от частоты поля. На таких зависимостях обычно наблюдаются участки, характеризующие наличие разных видов поляризации и характеристических частот (времен) релаксации процессов поляризации. Можно говорить о нескольких характерных зонах дисперсии диэлектрических характеристик в биологически активных веществах. Это так называемые зоны дисперсии а, (3, и у. Известно значительное число публикаций [14, 26-31], в которых методами диэлектрической спектроскопии изучалась дисперсия диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости в различных биологических растворах. Однако, до сих пор область частот до 10 кГц, соответствующая а-дисперсии, остается наименее изученной, а диапазон низких, (менее 100 Гц) и инфранизких (менее 10 Гц) частот практически не исследован. Вместе с тем известно, что характерные амплитуды и времена основных типов движений в белковых молекулах обладают широким спектром значений, например, для индуцированных внешними факторами изменений конформации молекул, амплитуды движений составляют 0,5—10 А, а времена

9 3

10"-10 с [32]. Поэтому многие релаксационные процессы, происходящие на уровне четвертичной структуры белка и в динамических ассоциатах (кластерах) белковых молекул, могут быть зарегистрированы лишь в области инфранизких частот.

В последние десятилетия существенно возрос интерес и востребованность метода диэлектрической импедансной спектроскопии в фундаментальных и прикладных исследованиях. В качестве рабочего инструмента его применяют в различных областях электрохимии, физике, науках о материалах. Следует отметить, что метод электрохимического импеданса для систем с водными растворами электролитов был развит еще в первой половине XX века [33], но для изучения биологических объектов он широко не применялся. Хотя в настоящее время многие медицинские технологии основаны на измерении электрического импеданса тканей пациента [34, 35], тем не менее электрохимический импеданс биологических тканей, в частности, биологических жидкостей в области низких и инфранизких частот практически не исследовался.

Исходя из вышеизложенного, цель настоящей работы была определена следующим образом: изучение возможностей метода диэлектрической спектроскопии при исследовании процессов диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях в области низких и инфранизких частот.

В соответствии с целью исследований, были сформулированы задачи работы:

• разработать методику измерения диэлектрических характеристик биологических жидкостей в диапазоне низких- и инфранизких частот.

• спроектировать и создать экспериментальную установку, позволяющую проводить измерения диэлектрических потерь, емкости и электрического импеданса ячейки с биоэлектролитом в диапазоне частот 0,001-100 Гц.

• искусственно создавая в растворах альбуминов кластерные структуры, выяснить возможность и особенности регистрации этих объектов методами инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии.

• в низко- и инфранизкочастотном диапазонах получить данные о диэлектрических свойствах крови человека in vitro и основных ее компонентов.

• изучить особенности электрического импеданса биологических жидкостей, в том числе крови человека, в области низких и инфранизких частот и сравнить с импедансами воды и водных растворов солей.

• определить возможности практического использования результатов исследования.

Полученные в работе данные позволили сформулировать следующие положения, которые автор выносит на защиту.

1. Доказана принципиальная возможность использования методов инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии для изучения процессов поляризации надмолекулярных структур в биологических жидкостях.

2. Пики диэлектрических потерь в водно — солевых растворах альбуминов на частотах 0,01-0,4 Гц обусловлены процессами диэлектрической релаксации надмолекулярных структур белков (кластеров) в этих растворах.

3. Наблюдаемое многообразие форм частотных и температурных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь и емкости ячеек с биологическими жидкостями на частотах менее 0,01 Гц связано с процессами адсорбции органических соединений на электродах.

4. Процессы адсорбции органических соединений на электродах накладывают ограничения на частотный диапазон, в котором оказывается возможной регистрация пиков диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях и, тем самым, определяют его нижнюю границу.

5. Релаксационные процессы в надмолекулярных структурах, существующих в крови человека in vitro вследствие высокой вязкости крови в диапазоне частот от 0,01 до 100 Гц, методами инфранизкой диэлектрической спектроскопии не регистрируются.

Основные результаты работы способствуют развитию представлений о молекулярно — динамических процессах, происходящих в биологических жидкостях. Они вносят вклад в понимание возможностей и существование ограничений метода инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии при изучении процессов диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биоэлектролитах.

Результаты работы могут быть использованы при разработке физических методов мониторинга загрязнения природных сред тяжелыми металлами, а также для создания новых приборов для диагностики телесных жидкостей.

Результаты проведенных исследований использовались в лекционных курсах, практических и лабораторных работах при подготовке магистров по направлению «Техническая физика» со специализацией физика медицинских технологий на радиофизическом факультете СПбГПУ.

Выводы к главе 4

1. Годографы водных растворов солей и водно-солевых растворов органических соединений (в том числе крови человека in vitro) имеют сложную форму и состоят из нескольких фрагментов.

9 Простейшая адсорбционная модель переноса заряда содержит две последовательные стадии: адсорбции промежуточной формы заряжающегося вещества и её десорбции. Адмиттанс Ук модели такой двустадийной реакции переноса заряда с промежуточной адсорбирующейся заряженной формой вещества определяется соотношением [128]

4.3) где Ут - проводимость модели при придельно высоких частотах, соп и & - ноль (- соп ) и полюс (- сор) адмиттанса.

2. Фрагмент годографа всех исследованных растворов на частотах выше 1— 10 Гц (в зависимости от природы раствора) характеризуется положительной кривизной и по форме близок к 'Л окружности. Такая форма годографа определяется импедансом объема ячейки, заполненной исследуемым раствором.

3. Видоизменения годографа солевых растворов с температурой на частотах менее 10 Гц, можно описать, используя импеданс элемента постоянного угла сдвига фаз (ПСФ), варьируя параметр р в зависимости от частоты и температуры.

4. Отличительной особенностью годографов водно-солевых растворов, содержащих молекулы белка, является формирование полупетли годографа. Возникновение её обусловлено особенностями адсорбции макромолекул белка на электродах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе проведено изучение диэлектрических свойств биологических жидкостей искусственного (водно-солевые растворы яичного белка и сывороточного альбумина человека) и естественного (кровь человека) происхождения в диапазоне частот от 0,001 до 100 Гц с целью выяснения возможности регистрации в них (методами диэлектрической спектроскопии) диэлектрической релаксации надмолекулярных структур. Исследования проводились с использование растворов различной концентрации при температурах от 275 до 315 К.

Была разработана методика, позволяющая определять диэлектрические потери, емкость, мнимую и действительную части электрического импеданса измерительной ячейки, заполненной исследуемой жидкостью. Была разработана оптимальная конструкция измерительной ячейки, позволяющая проводить диэлектрические измерения, используя небольшое количество биологической жидкости. Измерительная ячейка имела собой разборную конструкцию, что позволяло быстро и тщательно очищать электроды перед каждым измерением.

В ходе экспериментов на каждой частоте измерялся сдвиг фазы между напряжением, приложенным к ячейке, и протекающим сквозь неё переменным током. Измерялись амплитудные значения тока и напряжения. На основании этих измерений рассчитывались тангенс угла диэлектрических потерь, емкость и электрический импеданс ячейки с электролитом. Используя ЯС-цепочки с известными параметрами, всем частотном диапазоне была выполнена калибровка экспериментальной установки, что обеспечило достоверность результатов измерений.

Основываясь на том обстоятельстве, что в растворах хлористого цезия молекулы яичного альбумина образуют надмолекулярные структуры — дипольные кластеры, а в растворах хлористого натрия они не образуются, были сопоставлены зависимости tgS(<f) этих растворов при добавлении в них яичного белка. Появление характерных пиков на зависимости tgS{f^ в растворе яичный белок + хлористый цезий и их отсутствие в растворе белок + хлористый натрий свидетельствуют о принципиальной возможности регистрации методами инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии процессов диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях.

Было установлено, что на частотах менее 0,01 Гц определяющее влияние на закономерности изменения диэлектрических потерь и емкости с частотой и температурой оказывают процессы адсорбции макромолекул белков на электроды. Следовательно, они накладывают определенные ограничения на частотный диапазон, в котором оказывается возможной регистрации пиков диэлектрической релаксации надмолекулярных структур в биологических жидкостях и, тем самым, определяют его нижнюю границу. Однако, именно на частотах менее 0,01 Гц начинают проявляться индивидуальные особенности доноров, влияющие на характер зависимостей tgS(f,T) и С(/,Г), что делает этот частотный диапазон особо привлекательным при разработке новых медицинских диагностических методик.

Таким образом, полученные в настоящей работе результаты показывают необходимость дальнейших исследований диэлектрических свойств биологических жидкостей методами инфранизкочастотной диэлектрической спектроскопии.

В заключении я выражаю свою глубокую признательность моему научному руководителю — доктору физико-математических наук, профессору Сударю Николаю Тобисовичу. Я искренне признателен соавторам статей и докладов за сотрудничество и всему коллективу кафедры прикладной физики и оптики твердого тела СПбГПУ за поддержку.

Публикации по диссертационной работе

Публикации в периодических изданиях рекомендованных ВАК:

1. Павлов, A.A. Динамические характеристики крови in vitro [Текст] / Павлов A.A., Нгуен Суан Нгиа // Научно-технические ведомости СПбГПУ. — 2006. — Т. 1. — № 5. — С. 202-205.

2. Нгуен Суан Нгиа Диэлектрические характеристики воды и водных растворов электролитов в диапазоне частот 0,001 - 100 Гц [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Бородзюля В.Ф., Сударь Н.Т. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки — 2009. — № 4. — С. 63-66.

3. Нгуен Суан Нгиа Процессы диэлектрической релаксации в солевых растворах яичного белка в диапазоне инфранизких частот [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Бородзюля В.Ф., Иванова Т.Ф., Сударь Н.Т. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки — 2010. — № 4 (105). — С. 112-118.

Прочие публикации по теме диссертации:

1. Нгуен Суан Нгиа Влияние степени агрегации эритроцитов на диэлектрические характеристики крови in vitro [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Павлов A.A., Сударь Н.Т., Шадрин Е.Б. // Материалы XI Международной конференции «Физика диэлектриков». 3-7 июля 2008 г. Санкт-Петербург. Россия. — 2008 — С. 247-248.

2. Нгуен Суан Нгиа Диэлектрические потери в системе метал-кровь— полимер-метал. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Павлов A.A., Сударь Н.Т., // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов в СПбГПУ 2005 г., Часть VI, Радиофизический факультет. — 2005 — С.93-95.

3. Нгуен Суан Нгиа Диэлектрические потери в системах полимер-электролит—полимер. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т. // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов в СПбГПУ 2006 г., Часть VI, Радиофизический факультет. — 2006. — С.75-78.

4. Нгуен Суан Нгиа Динамические характеристики крови in vitro. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т.// Труды СПбГПУ № 507. Радиофизика, электроника, информационные технологии. — 2008. — С. 265—269.

5. Нгуен Суан Нгиа Особенности исследования диэлектрических характеристик водных растворов электролитов на инфранизких частотах. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Котов Н.А., Сударь Н.Т.// Материалы международной научно-практической конференции (Неделя науки в СПбГПУ 2009 г.). Часть IX, Радиофизический факультет. — 2009. — С. 141-142.

6. Нгуен Суан Нгиа Низко- и инфранизкочастотная диэлектрическая спектроскопия водно-солевого раствора сывороточного альбумина человека. [Текст] / Нгуен Суан Нгиа, Сударь Н.Т.// Материалы международной научно-практической конференции (Неделя науки в СПбГПУ 2010 г.). Часть IX, Радиофизический факультет. — 2010. — С. 145-147.

1. Семихина, Л.П. Диэлектрические и магнитные свойства воды в водных растворах и биообъектах в слабых электромагнитных полях: монография / Л.П. Семихина; М-во образования Рос. Федерации, Тюмен. гос. ун-т. — Тюмень, 2006.-160 с.

2. Фесенко, Е.Е. О необычных свойствах воды в тонком слое / Е.Е. Фесенко, Е.Л. Терпугов // Биофизика. 1999. - Т.44, Вып. 1. - С. 5-9.

3. Смирнов, А.Н. Структура воды: гиганские гетерофазные кластеры воды. / А.Н. Смирнов, В.Б. Лапшин, А.В. Балышев, И.М. Лебедев, В.В. Гончарук, А.В. Сыроешкин // Химия и технология воды. 2005. -№ 2. -С. 11-37.

4. Giordano, R. Structural properties of macromolecular solutions. / R. Giordano, G. Maisano, F. Mallamace, N. Micali, F. Wanderlingh // J. Chem. Phys. — 1981. — Vol. 75, №10. P. 4770-4776.

5. Баранов, А.Н. Лазерная корреляционная спектроскопия процессов денатурации сывороточного альбумина / А.Н.Баранов, И.М. Власова, В.Е. Микрин, А.М. Салецкий // ЖПС. 2004. - Т. 71, № 6. - С. 831 -835.

6. Власова, И.М. Применение оптико-спектральных методов в исследовании компонентов сыворотки крови: автореф. дис. . канд физ.-мат. наук / И.М. Власова; Мое. гос. ун-т. Москва, 2005. — 20 с.

7. Рожков, С.П. Трехкомпонентная система вода — биополимер —ионы как модель молекулярных механизмов осмотического гемеостаза / С.П. Рожков // Биофизика. 2001. - Т. 46, Вып. 1. - С. 53-59.

8. Рожков, С.П. Стабилизация альбумина СаС12- и MgCb-регулируемым взаимодействием макромолекул: исследование методом спиновой метки / С.П. Рожков //Биофизика. — 1997. — Т. 42, Вып. 5.-С. 1020-1028.

9. Сокол, Н.В. Оптические свойства растворов белков, содержащих ионы тяжелых металлов: автореф. дис. . канд физ.-мат. наук / Н.В. Сокол; Мое. гос. ун-т. — Москва, 2006. — 23 с.

10. Хейхоу, Ф. Г.Дж. Гематологическая цитохимия: пер. с англ. / Ф. Г.Дж. Хейхоу, Д. Кваглино. — М.: Медицина, 1983. 368 с.

11. Комаров, Ф.И. Биохимические исследования в клинике / Ф.И. Комаров, Б.Ф. Коровкин, В.В. Меньшиков. Л.: Медицина, 1981.-406 с.

12. Schwan, Н.Р. On the low frequency dielectric dispersion of colloidal particles in electrolyte solution / H.P. Schwan, G. Schwarz, J. Maczuk, H. Pauly // J. Phys. Chem. 1962. - V. 66. - P. 2626-2635.

13. Schwan, H.P. Electrical properties of cells: Principles, some recent results and some unresolved problems / H.P. Schwan // In: The biophysical approach to excitable systems. Plenum Press / W.S. Adelman, D. Goldman (eds). — New York, 1981.-P. 3-24.

14. Schwan, H.P. Electrical properties of the plasma membrane of erythrocytes at low frequencies / H.P. Schwan, T.P. Bothwell // Nature. 1956. - V. 178. -P. 265.

15. Schwan, H.P. Dielectric properties of membrane of lysed erythrocytes / H.P. Schwan, E.L. Carstensen // Science. 1957. - V. 125. - P. 985.

16. Челидзе, T.JI. Диэлектрическая спектроскопия крови. I. Диэлектрические спектры нормальной крови человека / T.JI. Челидзе, В.Д. Кикнадзе, Г.Е. Кевлишвили, В.Т. Чхаидзе // Биофизика. 1973. - Т. 18, №5. - С.932-934.

17. Челидзе, T.JI. Диэлектрическая спектроскопия крови. II. К расчету емкости мембран эритроцитов человека по диэлектрическим спектрам крови/ Т.Л. Челидзе, В.Д. Кикнадзе, Г.Е. Кевлишвили, В.Т. Чхаидзе // Биофизика.- 1973. Т. 18, №5. - С.868-873

18. Челидзе, Т.Л. Диэлектрическая спектроскопия крови. III. Диэлектрические спектры эритроцитов в интервале 15-75°С и замечания о температурном оптимуме гомеостаза / Т.Л. Челидзе // Биофизика. 1974. - Т. 19, №1. -С. 96-99.

19. Челидзе, Т.Л. Диэлектрическая спектроскопия крови. IV. Диэлектрические спектры крови при физико-химическом воздействии / Т.Л. Челидзе, В.Д. Кикнадзе, Г.Е. Кевлишвили // Биофизика. 1974. - Т. 19, №3. - С.479-483.

20. Челидзе, Т.Л. К механизму а-дисперсии диэлектрической проницаемости крови/Т.Л. Челидзе//Биофизика. 1974.-Т. 19, №6. - С. 1100-1101.

21. Челидзе, Т.Л. Диэлектрическая спектроскопия крови. V. О механизме диэлектрической поляризации крови в области 3-дисперсии / Т.Л. Челидзе,

22. B.Д. Кикнадзе, Г.Е. Кевлишвили // Биофизика. 1974. - Т. 19, №5.1. C. 859-862.

23. Рожков, С.П. Фазовый переход критического типа в водно-белковой матрице молекул сывороточного альбумина, индуцируемый солью / С.П. Рожков, А.Г. Борисова //Биофизика. 1993. - Т. 38, Вып. 4. - С. 590-595.

24. Foster, K.R. Dielectric permittivity and electrical conductivity of biological materials. / Foster K.R., Schwan H.P. // In: Handbook of biological effects of electromagnetic fields. CRC Press / C. Polk & E. Postow (eds). Boca Raton. -1986.-P. 27-96.

25. Пресман, A.C. Действие микроволн на живые организмы и биологических структуры / А.С. Пресман // Успехи физических наук. — 1965. Т. 86, Вып. 2.- С. 263 302.

26. Седунов, Б.И. Диэлектрическая проницаемость биологических объектов. / Б.И. Седунов, Д.А. Франк-Каменецкий // Успехи физических наук. — 1963. — Т. LXXIX, Вып. 4. С.617-639.

27. Pauly, Н. Dielectric properties and ion mobility in erythrocytes / H. Pauly, H. P. Schwan // Biophysical Journal. 1966. - V.6. - P. 621-639.

28. Jaspard, F. Dielectric properties of blood: an investigation of temperature dependence / F. Jaspard and M. Nadi // Physiological Measurement. 2002. -V.23. - P.547-554.

29. Chelidze, T. Dielectric spectroscopy of blood / T. Chelidze // Journal of Non-Crystalline Solids. 2002. - V. 305. - P. 285-294.

30. Степанов, B.M. Молекулярная биология. Структура и функции белков / В.М. Степанов//М.: Высш. шк., 1996.-335 с.

31. Эршлер, Б.В. Исследование кинетики электродных реакций с помощью переменных токов. I. Теория поляризации обратимых электродов слабыми переменными токами / Б. В. Эршлер //Журнал физической химии. 1948. -Т. 22, вып. 6.-С. 683-695.

32. Вавилов, А.Ю. О возможности применения метода измерения электрического сопротивления при исследовании биологических сред / А.Ю. Вавилов, В.Е. Чирков, А.Р. Поздеев, Н.П. Плешакова // Проблемы экспертизы в медицине. 2004. Т.4, № 1. - С .21-23.

33. Робинсон, Р. Растворы электролитов / Р. Робинсон, Р. Стоке. — М.: Иностранная литература, 1963. — 646 с.

34. Уильяме, В. Физическая химия для биологов / В. Уильяме, X. Уильяме. — Москва: Мир, 1976. 600 с.

35. Герасимов Я.И. Курс физической химии. В 2-х томах. Т. 2. / Я.И. Герасимов, В.П. Древинг, E.H. Еремин и др.; под ред. Я.И. Герасимова. -Москва: Химия, 1973, 624 с.

36. Стромберг, А.Г. Физическая химия: учеб. для вузов / А. Г. Стромберг. — Москва: Высшая школа, 1999. — 527с.

37. Чанг, Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам / Р. Чанг. Москва: Мир, 1980. - 662 с.

38. Харнед, Г. Физическая химия растворов электролитов / Г. Харнед, Б. Оуэн. -Москва: ИИЛ, 1952. 630 с.

39. Гаммет, JI. Основы физической органической химии / Л. Гамет. — Москва: Мир, 1972.-535 с.

40. Эккерт, Р. Физиология животных: Механизмы и адаптация. В 2-х т. Т.1. Пер. с англ. / Р. Эккерт, Д. Рэнделл, Дж. Огастин М.: Мир, 1991. - 424 с.

41. Рубин, А.Б. Биофизика. В 2-х т. Т.2. Биофизика клеточных процессов / А.Б. Рубин. М.: Высшая школа, 1999. - 464 с.

42. Китель, Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Китель. — М.: Наука, 1978.-791 с.

43. Галь, Э. Электрофорез в разделении биологических макромолекул / Э. Галь, Г. Медьеши, Л. Верецкеи. М.: Мир, 1982. - 448 с.

44. Эйзельберг, Д. Структура и свойства воды / Эйзельберг Д., Кауцман В. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с.

45. Филиппович, Ю.Б. Основы биохимии: учеб. для хим. и биол. спец. пед. ун-тов и ин-тов / Ю.Б. Филиппович. М.: изд-во «Агар», 1999. - 512 с.

46. Ornstein, L. Disc-electrophoresis. I. Background and theory / L. Ornstein // Ann. New York. Acad. Sei. 1964. - V. 121.-P. 321-349.

47. Davis, B.J. Disk-electrophoresis. II. Method and application to human serum proteins / В J. Davis // Ann. New York. Acad. Sei. 1964. - V. 121. - P. 404-427.

48. Койков, С. H. Физика диэлектриков (Конспект лекций) / С. Н. Койков. -Л.: ЛПИ им. М. И. Калинина, 1967. 248 с.

49. Сканави, Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей) / Г.И. Сканави. M.-JL: Гос. Изд-тво технико-теоретической лит-ры, 1949. - 499 с.

50. Фрёлих, Г. Теория диэлектриков / Г. Фрёлих. М.: Изд-тво иностранной литературы, 1960.— 251 с.

51. Богородицкий, Н.П. Теория диэлектриков / Н.П. Богородицкий, Ю.М. Волокобинский, A.A. Воробьев, Б.М. Тареев. M.-JL: Энергия, 1965, 344 с.

52. Богатин, A.C. Влияние сквозной проводимости на определение характеристик процессов релаксационной поляризации / A.C. Богатин, И.В. Лисица, С.А. Богатина // Письма в ЖТФ. 2002. - Т. 28, вып. 18. - С. 61-66.

53. Органическая электрохимия. В двух книгах. Кн. 1 / под ред. М. Бейзера и X. Лунда.-М.: Химия, 1988.-469 с.

54. Усиков, С.В. Электрометрия жидкостей / С.В. Усиков. Л.: Химия, 1974. -144 с.

55. Дамаскин, Б.Б. Введение в электрохимическую кинетику: учеб. пособие для студентов хим. спец. ун-тов / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий. М.: Высш. школа, 1983.-400 с.

56. Дамаскин, Б.Б. Электрохимия: учебник для вузов / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий, Г.А. Цирлина. — М.: Химия, 2001. 624 с.

57. Дамаскин, Б.Б. Адсорбция органических соединений на электродах / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий, В.В. Батраков. М.: Наука, 1968. - 334 с.

58. Фрумкин, А.Н. Определение кинетики адсорбции органических веществ по измерениям емкости и проводимости границы электрод-раствор переменным током / А.Н. Фрумкин, В.Н. МеликГайказян // ДАН СССР. -1951. Т. 77, № 5. - С.855-858.

59. Lorenz, W. Über die Geschwindigkeit der Adsorption und der zweidimensionalen Assoziation höhere Fettsäuren an der Grenzfläche Quecksilber-Elektrolytlösung / W. Lorenz // Z. Elektrochem. 1958. - V. 62. -pp. 192-200.

60. Eda К. // J. Chem. Soc. Japan. 1960. - V. 81. - P. 689.

61. Марри, P. Биохимия человека. В 2-х т. Т.1. Пер. с англ. / Р. Марри, Д. Греннер и др. -М.: Мир, 1993.-384 с.

62. Березов, Т.Т. Биологическая химия: учебник / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин: под ред. С.С. Дебова. М.: Медицина, 1998. - 704 с.

63. Клиническая биохимия / под ред. В.А. Ткачука. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. -512с.

64. Зимон, А.Д. Занимательная коллоидная химия / А.Д. Зимон. Москва: Радэкон, 1997.- 192 с.

65. Рожков, С.П. Спинодаль в концентрированных вводно-солевых растворах молекул сывороточного альбумина / С.П. Рожков // Журн. физической химии. 1988. - Т. 62. - С. 1925-1928.

66. Behrens, P.Q. Structure of human serum albumin / P.Q. Behrens, A.M. Spiekerman and J.R. Brown // Fed. Proc. 1975. - V. 34, № 5. - P. 591.

67. Melown B. Complete amino acid of serum albumin / Melown В., Moravek L., KostkaH. // FEBS Lett. 1975. - V. 58, № 2. - P. 134-137.

68. Geisow, M.J. Large fragments of human serum albumin / M.J. Geisow, G.H. Beaven//Biochem. J. 1977.- V. 101, №3.-P. 619-625.

69. Brown, J.R. Structure of serum albumin: disulfide ridges / J.R. Brown // Fed. Proc. 1974. - V. 38, № 4. - P. 33.

70. Остоловский, E.M. Молекулярная организация структуры сывороточного альбумина человека / Е.М. Остоловский, А.Д. Боцянский и др. // Биополимеры и клетка. 1990. - Т. 6, № 5. - С. 59-64.

71. Физиология человека в 3-х томах. Т. 2. Пер. с англ. / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. -Москва: Мир, 1996.-313 с.

72. Луйк, А.И. Сывороточный альбумин и биотранспорт ядов / А.И. Луйк, В.Д. Лукьянчук. М.: Медицина, 1984. - 224 с.

73. Albumin. Structure, biosynthesis, function / ed. by Т. Peters, I. Sjoholm. — Oxford, 1978.

74. Глебов, A.H. Структурно-динамические свойства водных растворов электролитов / A.H. Глебов, А.Р. Буданов // Соросовский образовательный журнал. 1996,-№9.-С. 72-78.

75. Хилькевич, С.С. Физика вокруг нас / С.С. Хилькевич. М.: Наука, 1985. -С. 160.

76. Синюков, В.В. Вода известная и неизвестная / В.В. Синюков. М.: Знание, 1987.-176 с.

77. Синюков, В.В. Структура одноатомных жидкостей, воды и водных растворов электролитов: историко-химический анализ / В.В. Синюков. М.: Наука, 1976.-256 с.

78. Потапов, A.A. Молекулярная диэлькометрия / A.A. Потапов. — Новосибирск: Наука, 1994. 265 с.

79. Потапов, A.A. Ориентационная поляризация / A.A. Потапов. — Новосибирск: Наука, 2000. 335 с.

80. Потапов, A.A. Диэлектрические свойства воды и протонно-активационный механизм поляризации / A.A. Потапов // Журнал общей химии. 1993. — Т. 63, Вып. 7.-С. 1461-1471.

81. Вукс, М.Ф. Электрические и оптические свойства молекул и конденсированных сред / М.Ф. Вукс. — JL: Изд-во ЛГУ, 1984. 334 с.

82. Пономарев, О. А. Свойства жидкой воды в электрических и магнитных полях / O.A. Пономарев, Е.Е. Фесенко // Биофизика. — 2000. Т. 45, Вып. 3. -С. 389-398.

83. Бернал, Дж. Д. Структура воды и ионных растворов / Дж.Д. Бернал,. Р.Г. Фаулер // УФН. 1934. - Т. XIV, Вып. 5. - С. 586-644.

84. Grasso, F. Impedance spectroscopy of pure water in the 0.01 Hz to 100 kHz range / Grasso F., Musumeci F., Triglia A. // Nuovo Cimento. 1990. - V. 12D, № 8.-P. 1117-1129.

85. Демиденко, Н.М. Аномалия диэлектрической проницаемости воды в диапазоне частот 2-(103 105) Гц / Н. М. Демиденко // ЖФХ. - 1999. - Т. 73, №6.-С. 1107.

86. Любимов, Ю.А. К вопросу об измерении низкочастотной диэлектрической проницаемости воды / Ю.А. Любимов // ЖФХ. 2001. - Т. 75, № 7. -С. 1340-1342.

87. Bernal, J. D. A Theory of Water and Ionic Solution, with Particular Reference to Hydrogen and Hydroxyl Ions / J. D. Bernal, R. H. Fowler. // J. Chem. Phys. -1933. — Vol. 1, № 8. P. 515-548.

88. Вихров, С.П. Биомедицинское материаловедение: учеб. пособие для вузов / С. П. Вихров, Т. А. Холомина, П. И. Бегун, П. Н. Афонин. М.: Горячая линия-Телеком, 2006. - С. 170-198.

89. Медицинская биофизика./ Под ред. В.О. Самойлова. Л.: Воен.-мед. акад., 1986.-С. 258-269.

90. Schwan, Н.Р. Electrical properties of tissue and cell suspensions / H.P. Schwan // In: Lawrence J.H., Tobias C.A. (eds). Advances in biological and medical physics. V. 5, Academic Press. Inc., New York, 1957. — P. 147.

91. Koji Asami. Dielectric dispersion of erythrocyte ghosts / Koji Asami // Physic. Rev. E. 2006 - V. 73 - P. 052903.

92. Клиническая физиотерапия./ Под ред. В.В. Оржешковского. Киев: Здоровья, 1984.-448 с.

93. Fishman, Н.М. К+ Conduction description from the low frequency impedance and admittance of squid axon / H. M. Fishman, D. Poussart, L. E. Moore and E. Siebenga // Journal of Membrane Biology. 1977. - V.32. - P. 255-290.

94. Falk G. Linear electrical properties of striated muscle fibers observed with intracellular electrodes / G. Falk, P. Fatt // Proc. R. Soc. London, Ser. B. 1964. -V. 160.-P. 69-123.

95. Schwarz G. A theory of the low-frequency dielectric dispersion of colloidal particles in electrolyte solution / G. Schwarz // J. Phys. Chem. 1962. - V. 66. -P. 2636-2642.

96. Губанов, Н.И. Медицинская биофизика / Н.И. Губанов, A.A. Утепбергенов. -М.: Медицина, 1978. С. 211-230.

97. Руководство по гематологии. В 3 томах. Т. 1 / Под ред. А.И. Воробьева. -Москва: Медицина, 1985. 447 с.

98. Покровский, В.М. Физиология человека: учебник. В 2-х томах. Т. 1. / В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько, В.И. Кобрин и др.; под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. М.: Медицина, 1997. - 448 с.

99. ЮЗ.Иржак, Л.И. Состав и функции крови / Л.И. Иржак // Соросовский образовательный журнал. 2001. - Т. 7, № 2. - С. 11-19.

100. Rarvez Z. Immunoassays in Coagulation Testing. New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo. Springer, 1984.

101. Чижевский, А.Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов / АЛ. Чижевский. Киев: Наукова Думка, 1973. - 94с.

102. Velick S. The electrical conductance of suspensions of ellipsoids and its relation to the study of avian erythrocytes / Velick S., Gorin M. // J. Gen. Physiol. 1940. -V. 23.-P. 753.

103. Höber R. Eine Methode, die elektrische Leitfähigkeit im Innern von Zellen zu messen / Höber R. // Arch. Ges. Physiol. 1910. - В. 133. - S. 237-259.

104. Höber R. Ein Zweites Verfahren, die Leitfähigkeit im Innern von Zellen zu messen / Höber R. // Arch. Ges. Physiol. 1912. - В. 148. - S. 189-221.

105. Fricke, H. Specific resistance of the interior of the red blood corpuscle / Fricke II, Curtis H.J. //Nature. 1934. V. 133. - P. 651.

106. Fricke, H. Electric impedance of suspensions of leucocytes / Fricke H, Curtis H.J. // Nature. 1935. - V. 135. - P. 436.

107. Schwan, H.P. Electrical properties of blood and its constituents: Alternating current spectroscopy / H.P. Schwan // Annals of Hematology. 1983. - V. 46, №4.-P. 185.

108. Schwan, H.P. Electrical properties of bound water / H.P. Schwan // Ann. N.Y. Acad. Sei. 1965.-V. 125.-P. 344-354.

109. Pennock, В. Further observations on the electrical properties of hemoglobin bound water / B. Pennock, H.P. Schwan // J. Phys. Chem. 1969. - V. 73. -P. 2600.

110. Хурасев, Б.Ф. Прогностическая значимость определения диэлектрических свойств крови при гестозе и внутриутробном инфицировании плода (учебно-метод. пособие) / Б. Ф. Хурасев, О. О. Телюк. Курск: КГМУ, 2004. - 12 с.

111. Делахей, П. Двойной слой и кинетика электродных процессов / П. Делахей. -М.: Мир, 1967. 351 с.

112. Kazunari Okada. The Impedance Measurement Handbook. A Guide to Measurement Technology and Techniques / Kazunari Okada, Toshimasa Sekino. Agilent Technologies Co. Ltd., 2000-2003.

113. Impedance Spectroscopy. Theory, Experiment and Applications / Ed. by E. Barsoukov, J. Ross Macdonald. N.Y.: Wiley, 2005. - 595 pp

114. Укше, А.Е. Измерение импеданса при инфранизких частотах / А.Е. Укше, Н.Н. Вершинин//Электрохимия.- 1980.-Т. 16, №11. -С. 1773-1776.

115. Укше, А.Е. Методы измерения электрхимического импеданса в инфранизкочастотном диапазоне / А.Е. Укше // Электрохимия. — 1985. — Т. 21, №5.-С. 682-687.

116. Казаринов, В.Е. Автоматизированная система измерения электрохимического импеданса на инфранизких час тотах / В.Е. Казаринов, Б.М. Графов, Ж.Я. Кац, Д.И. Лейкис, А.Э. Севастьянов // Электрохимия. -1985. -Т. 17, №11. -С. 978-982.

117. Руководство по клинической лабораторной диагностике. / Под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина., 1982. - 576 с.

118. Физические величины: Справочник. / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

119. Елкин, В.В. Импеданс фарадеевского процесса с частичным переносом заряда / В.В. Елкин //Электрохимия. 2009. - Т. 45, №1. - С.62-68.

120. Графов, Б.М. Электрохимические цепи переменного тока / Б.М. Графов, Е.А. Укше. М.: Наука, 1973.- 128 с.

121. Копылов, Р.В. Синтез и изучение характеристик новых гетероповерхностных сорбитов / Р.В. Копылов, П.Н. Нестеренко, A.A. Сердан, И.П. Поленина // Вестник московского университета. Серия 2. Химия. 1998. - Т. 39, №4. - С. 280-284.

122. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. М.: Дрофа, 2003. - 560 с.