Способ определения нано-микро-примесей



Владельцы патента RU 2542406:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ определения нано-микропримесей, включающий использование эмульсии из капель жидкого кристалла, диспергированных в воде, способной изменять конфигурацию капель жидкого кристалла при наличии в составе эмульсии посторонних примесей, измерение изменения интенсивности света, рассеянного эмульсией, по которому судят о наличии и концентрации искомых примесей, отличающийся тем что в качестве жидкого кристалла выбирают соединения, способные к транс-цис-переходу под действием актиничного света, и перед измерением изменения интенсивности света дополнительно освещают эмульсию актиничным светом, обеспечивая тем самым изменение конфигурации в каплях жидкого кристалла за счет транс-цис-перехода в молекулах жидкого кристалла. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности способа определения нано-микропримесей.

 

Настоящее изобретение относится к измерительной технике, в частности к аппаратуре и способам определения наличия и количества примесей, например патогенных вирусов и бактерий в диапазоне микро- и пикограмм примесей на мг раствора, причем основным чувствительным элементом являются жидкие кристаллы (ЖК) в виде пленок или капель, диспергированных в воде.

Известен способ определения примесей, в котором используется пленка ЖК, ориентированного монослоем ориентирующего материала, например карбоксильных кислот, нанесенных на термопластическую пленку, покрытую тонким слоем металла, например золота или никеля [1]. Пленка ЖК контактирует с изотропной жидкостью и в исходном состоянии в скрещенных поляроидах выглядит однородно черной. Если в изотропной жидкости, например в воде, находятся микрочастицы, такие как вирусы, бактерии или иные мелкие органические водорастворимые образования, то те из них, которые находятся на границе раздела изотропная жидкость - жидкий кристалл приводят к локальным изменениям в ориентации ЖК, которые выглядят как яркие точки на черном поле. Наличие таких точек свидетельствует о наличии примесей, а их количество зависит от концентрации примесей.

Количественную информацию можно получить из сравнения интенсивностей света, проходящего сквозь слой ЖК до введения эмульсии с примесями и после введения эмульсии.

Недостатками известного способа являются сложность использования способа в связи с необходимостью создавать тонкую однородную хорошо ориентированную пленку ЖК с одной открытой поверхностью и необходимостью поддержания ее в процессе введения эмульсии с примесями. Точность измерений достаточна для определения количества примесей в диапазоне концентраций от 1 мкг/мл и более, тогда как требуется определять меньшие концентрации.

Известен способ определения примесей, в котором используется эмульсия ЖК, состоящая из воды и капель ЖК размером в диапазоне от 1 до 10 мкм [2] - прототип.

Капли ЖК в чистой воде (без искомых примесей) имеют внутри тангенциальную ориентацию молекул относительно границы раздела вода-ЖК вдоль некоторой оси с образованием двух точечных дефектов (буджумов) на полюсах капель (биполярная конфигурация). При прохождении света через данную конфигурацию с направлением оси под углом 45 градусов относительно скрещенных поляроидов наблюдается светлое поле с двумя точечными дефектами на полюсах капель.

Когда в эту эмульсию вводится некоторое количество примесей, например бактерий, то в некоторых каплях меняется направление ориентации молекул от преимущественно тангенциального на перпендикулярное. В случае перпендикулярной ориентации молекулы ЖК ориентированы на границе раздела вода-ЖК по радиусу с образованием одного точечного дефекта в центре капли (радиальная конфигурация). В скрещенных поляроидах радиальная конфигурация выглядит как черный крест, с радужными интерференционными полосами. Интенсивность рассеянного света под заданным углом для эмульсии радиальных капель отличается от соответствующей интенсивности для эмульсии биполярных капель. Измеряя разность интенсивностей в двух случаях, можно судить о наличии примесей и об их количестве. Известный способ обладает достаточно высокой чувствительностью, зависящей от вида примеси (например, для эндотоксинов или липида А пороговая чувствительность составляет 0,1 пг/мл, а для лецитинов 10 мкг/мл - 100 мкг/мл) и достаточно прост в использовании. Однако в любом случае для практического использования в биомедицинских приложениях актуальной задачей является повышение чувствительности. Эта задача решена в предлагаемом способе определения примесей.

Предлагаемый способ состоит в том, что используется эмульсия капель ЖК, диспергированных в воде, ЖК выбран из соединений, имеющих транс- и цис-изомеры, обладающие способностью перехода из одной формы в другую под действием актиничного излучения. Капли ЖК с изомерами имеют преимущественно планарную ориентацию. Когда в эмульсию добавляют раствор, содержащий примеси, например бактерии, некоторое количество ЖК капель, также как и в прототипе приобретает радиальную конфигурацию. Интенсивность света, рассеянного под данным углом, несколько изменяется, и по этому изменению определяют наличие и концентрацию примесей. При освещении эмульсии актиничным светом некоторая часть молекул ЖК дополнительно переходит из транс-формы в цис-форму, что облегчает вызванный наличием примесей дальнейший переход капель в радиальную конфигурацию. Как следствие, возрастает количество капель с радиальной конфигурацией, что приводит к соответствующему изменению интенсивности рассеянного света и снижению минимально регистрируемого значения концентрации примесей, определяемого данным методом.

Сущность предлагаемого способа определения наличия и концентрации примесей органических соединений, например бактерий, вирусов, липидов, протеинов и т.д. в растворах в сверхмалых количествах: нано- и пикограмм на мл раствора поясняется на конкретном примере реализации. В качестве образцов использовался нематический жидкий кристалл, представляющий собой смесь, содержащую следующие компоненты: а) п-н-бутил-п-гексилоксиазоксибензол, б) п-н-бутил-п-метоксиазоксибензол (БМОАБ,) в) н-бутил-п-(н-гексилоксифеноксикарбонил)-фенилкарбонат, г) н-бутил-п-(н-этоксифеноксикарбонил)-фенилкарбонат. Для приготовления эмульсии использовалась 1 часть ЖК и 600 частей деионизированной воды. Приготовление эмульсии осуществлялось при помощи ультразвуковой мешалки в течение 1-2 мин. Приготовленная эмульсия в течение суток отстаивалась в темном помещении в узком высоком пузырьке для получения максимального количества транс-изомеров молекул ЖК. В качестве наноразмерной биопримеси использовался лецитин L-α-Phosphatidylcholine (с чистотой >99%, SIGMA Aldrich). С помощью последовательных разбавлений L-α-Phosphatidylcholine в деионизированной воде были получены концентрации в диапазоне от 100 мкг/мл до 0,1 нг/мл. Затем при помощи шприца из пузырька отбиралось некоторое количество эмульсии из верхних или средних слоев. В результате была отобрана эмульсия с размерами капель от 1 до 5 мкм, в которых наиболее сильно проявляется эффект перехода капель ЖК от биполярной конфигурации к радиальной, вызванный наличием примесей. После чего в водный раствор биопримеси с соответствующей концентрацией добавлялась эмульсия с каплями ЖК.

Процесс определения наличия примесей и их концентрации заключается в следующем. Эмульсию помещают в кювету или измерительную ячейку нефелометра и измеряют исходное рассеяние, соответствующее образцу, не имеющему примесей. Затем помещают эмульсии, имеющие заранее известную концентрацию примесей, и вновь определяют несколько значений интенсивности рассеяния, т.е. производится калибровка. После чего строится зависимость изменения интенсивности рассеянного света от концентрации примеси, экстраполяция которой в область минимально возможных изменений интенсивности, регистрируемых измерительным устройством, позволяет определить пороговую концентрацию примесей, определяемую данным методом. Для приготовленной эмульсии этот порог составлял 1 мкг/мл. Затем производится засветка эмульсии с найденным порогом чувствительности актиничным светом (излучение лазера с длиной волны 405 нм) и вновь производится измерение интенсивности рассеяния. После засветки интенсивность рассеяния возрастает вследствие перехода капель ЖК от исходной биполярной к радиальной конфигурации. После повторения описанной процедуры с эмульсиями меньших концентраций находят новый порог чувствительности засвеченной эмульсии и строится калибровочная кривая. Теперь порог чувствительности составил 1 нг/мл, т.е. улучшился в 1000 раз. Этот результат подтверждает достижение цели, поставленной настоящим изобретением.

Близкие результаты были получены для эмульсий с каплями жидкого кристалла, диспергированных в гидрогеле; диспергированных в физиологическом, буферном растворах; а также диспергированных в смеси глицерина и воды.

Схожий порог чувствительности достигался в случае использования жидких кристаллов на основе азо (азокси) соединений, а также смеси азо (азокси) соединений с фотостабильными жидкими кристаллами, не обладающими транс-цис-изомеризацией.

В дальнейшем описанная процедура используется для определения концентраций примесей в исследуемых образцах.

Настоящее изобретение может использоваться для определения концентраций многих органических примесей, имеющих нано (микро) размеры, таких как: бактерии, вирусы, липиды, протеины, и, возможно, ряда низкомолекулярных включений, таких как ионы водорода, натрия, калия и т.д.

Источники информации

[1] US Patent 6,288,392, prior. Sept. 11, 2001, Int. Cl G02F 1/13, C23C 14/04 (20060101); C23C 14/22 (20060101); H01J 037/00.

[2] US Appl. 20110007261 A1, prior Jan. 13.2011, Int. C1. G02F 1/13(200611) - прототип.

Способ определения нано-микропримесей, включающий использование эмульсии из капель жидкого кристалла, диспергированных в воде, способной изменять конфигурацию капель жидкого кристалла при наличии в составе эмульсии посторонних примесей, измерение изменения интенсивности света, рассеянного эмульсией под заданным углом, по которому судят о наличии и концентрации искомых примесей,
отличающийся тем, что в качестве жидкого кристалла выбирают соединения, способные к транс-цис-переходу под действием актиничного света, и перед измерением изменения интенсивности света дополнительно освещают эмульсию актиничным светом, обеспечивая тем самым изменение конфигурации в каплях жидкого кристалла за счет транс-цис-перехода в молекулах жидкого кристалла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу идентификации живых и мертвых организмов мезозоопланктона в морских пробах, который включает отбор пробы, крашение организмов соответствующими красителями, визуальную оценку интенсивности окраски особей под микроскопом, которую выполняют одновременно с микрофотосъемкой организмов, используя настройки фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными на протяжении фотосъемки по крайней мере одной пробы, после чего в полученных изображениях, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, измеряют средние для каждой особи цветовые и яркостные характеристики и относят особи к классу живых или мертвых, осуществляя дискриминантный анализ измеренных цифровых величин. .

Изобретение относится к биологии и медицине, а именно к молекулярной биологии, микробиологии и хирургии, и может быть использовано в диагностических целях для идентификации синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa в клиническом биоматериале.

Изобретение относится к области агропромышленных технологий и может быть использовано для анализа выноса с луговой травой биохимических веществ. Для этого проводят учет колебаний урожайности в зависимости от структуры фитоценоза в виде травяного покрова.

Изобретение относится к медицине, а именно к патологической анатомии и судебно-медицинской экспертизе, и может быть использовано для верификации смерти больного от фибрилляции желудочков при инфаркте миокарда.

Изобретение относится к области лабораторной диагностики и может быть использовано для определения присутствия патогенных микроорганизмов в биологических образцах.

Изобретение относится к медицине, в частности к области лечения гнойных ран, и описывает способ определения эффективности лечения воспалительного процесса гнойных ран под физиотерапевтическим воздействием, а именно под воздействием низкочастотной ультразвуковой кавитации.
Изобретение относится к медицине. Сущность способа ранней диагностики хронической болезни почек состоит в том, что используют диапазон доз Допамина от 1 до 3 мкг/кг массы тела и стандартную водную нагрузку в количестве 200 мл.

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии и биофармации, и описывает способ количественного определения углеродных наноструктур, в частности наноалмазов и нанотрубок, в биологических образцах и их распределение в организме ex vivo, основанное на использовании метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.
Изобретение относится к медицине, а именно к онкогематологии, и может быть использовано для прогнозирования эффективности лечения больных неходжкинскими лимфомами с поражением костного мозга.
Изобретение относится к медицине, а именно к дерматологии, и может быть использовано для дифференциальной морфометрической диагностики эритродермической формы грибовидного микоза и синдрома псевдолимфомы кожи.

Изобретение относится к экспериментальной фармакологии и представляет собой способ доклинических исследований кардиотропных антиаритмических средств, включающий определение биоэлектрических параметров в изолированных многоклеточных перфузируемых препаратах и оценку изменения длительности потенциалов действия, отличающийся тем, что в качестве изолированных многоклеточных перфузируемых препаратов используют миокард легочных вен крысы, причем изменения параметров получают в трех режимах работы многоклеточных препаратов, дополнительно оценивают потенциал покоя и по изменениям ДПД 90%, отношения ДПД 50%/ДПД 90%, скорости спонтанного сдвига потенциала покоя, наиболее положительного значения мембранного потенциала в покоящемся препарате, частоты следования пачек спонтанной активности, частоты и вариабельности следования спонтанных ПД в пачке, количества и интенсивности постдеполяризаций, а также по смещению мембранного потенциала, соответствующего началу пачечной активности, оценивают признаки антиаритмического или аритмогенного действия. Изобретение обеспечивает повышение надежности прогнозирования антиаритмического действия потенциальных фармакологических средств и сокращение длительности экспериментальной фазы. 3 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам подготовки проб, и описывает способ подготовки пробы для газохроматографического определения пестицидов в биоматериале. Способ включает отбор, измельчение биоматериала, двухстадийную экстракцию пестицидов n-гексаном, очищение биоматериала от соэкстративных веществ концентрированной серной кислотой, формирование концентрата n-гексанового экстракта пестицидов, сушку, формирование пробы путем растворения в 0,5-1 мл n-гексана и проведение газохроматографического определения. Изобретение характеризуется повышенной эффективностью и точностью исследований и может быть использовано в биологии, экологии, медицине для газохроматографического определения хлорорганических пестицидов, а именно α-ГХЦГ, β-ГХЦГ, γ-ГХЦГ, ДДТ, ДДД, ДДЕ, в различных биоматериалах, таких как липиды внутренних органов и тканей, кровь, молоко, перья птиц. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике в стоматологии, и может быть использовано для дифференциальной диагностики процессов повышенного ороговения эпителия у лиц в возрасте от 15 до 45 лет, проживающих в регионе с неблагоприятными факторами окружающей среды. Для клинического определения состояния слизистой оболочки полости исследуют не стимулированную ротовую жидкость или мазки. При этом определяют пять параметров: содержание дрожжеподобных грибов рода Candida в дрожжевой или мицелиальной форме (1), концентрацию секреторного иммуноглобулина A (SIgA) (2) и лизоцима (3), светосумму излучения (S) за 5 минут исследования методом хемилюминесценции (4), проводят люминесцентное исследование в лучах Вуда слизистой маргинальной части десны и вершин десневых сосочков, слизистой щек в области смыкания зубов, дорсальной поверхности языка в области нитевидных сосочков и морфологическое исследование многослойного плоского ороговевающего эпителия слизистой оболочки щек по линии смыкания зубов (5). Полученные результаты позволяют диагностировать отсутствие патогенной микрофлоры и патологии слизистой оболочки рта, кандидоносительство или хронический кандидоз полости рта в мицелиальной или дрожжевой форме по типу кератоза, гиперкератоза или лейкокератоза. Использование изобретения позволяет повысить точность дифференциальной диагностики кератотических процессов в виде белых проявлений. 10 ил., 5 пр.
Изобретение относится к медицине, онкологии и может применяться для ранней диагностики опухолей позвонков. Проводят трехступенчатую диагностику всем больным с опухолевыми заболеваниями различной локализации. На первой ступени 1 раз в 6 месяцев проводят КТ-денситометрию и при выявлении очагов с измененной плотностью костной ткани позвонка на 30% и более переходят ко второй ступени диагностики - проводят транспедикулярную биопсию. При отсутствии в биоптате опухолевого материала переходят к третьей ступени диагностики - проводят позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ-КТ) с 18-фтордезоксиглюкозой. Способ обеспечивает улучшение ранней диагностики опухолей позвонков. 1 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к кюветам для исследования дзета-потенциала и размеров частиц дисперсной фазы коллоидных жидкостей организма человека. Кювета состоит корпуса 1, выполняемого из оптически прозрачного материала. С одного торца корпус 1 имеет заглушку 2 с отверстием 3, соединительную трубку 4, имеющую резьбу для соединения либо с гемофильтром 5 либо с пробкой 7. Внутри корпуса 1 перемещается поршень 8, соединенный штоком 10 с ручкой 11. Электроды 12, к которым подводится электрическое напряжение, расположены на поверхностях заглушки 2, поршня 8 и на внутренней поверхности корпуса 1. Электроды 12 соединяются с контактными группами прибора - лазерного анализатора - через проводники 13, 14. Раскрыт альтернативный вариант конструктивного выполнения кюветы. Изобретения обеспечивают стерильное измерение пробы коллоидной жидкости. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для оценки эффективности коррекции сперматогенеза у животных в условиях воздействия микроволнового излучения. Проводят количественную оценку половых клеток семенника. Для этого самцам белых крыс перорально вводят селексен и аскорбиновую кислоту соответственно в дозах 1,5 и 500 мг/кг массы тела животного 1 раз в сутки в течение 50 дней. Через 14 дней на фоне введения селенсодержащего биокомплекса воздействуют микроволновым излучением с частотой 42 ГГц (λ=7,1 мм) в течение 30 дней по 30 минут ежедневно. По окончании схемы экспериментальных воздействий оценивают корректирующие свойства биокомплекса в отношении морфофункционального состояния эпидидимальных сперматозоидов по формуле: ИМФС=А+В, где ИМФС - индекс морфофункционального состояния, А - доля нормальных сперматозоидов относительно контроля, В - доля подвижных сперматозоидов относительно контроля. При значениях ИМФС меньше или равно 1,3 судят о неэффективной коррекции сперматогенеза, а при ИМФС больше 1,3 судят об эффективной коррекции сперматогенеза в условиях воздействия микроволнового излучения. Изобретение позволяет оценить эффективность коррекции сперматогенеза на фоне вводимого биокорректора. 2 табл., 3 ил., 3 пр.

Группа изобретений относится к медицине, косметологии, производству продуктов питания, витаминов, БАДов, лекарственных средств и описывает варианты устройства для реализации неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающего прибор для измерения потенциалов и двухсторонний электрод, выполненный в виде пластины с одинаковыми рабочими поверхностями, покрытыми электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему. Электроды закрепляют на биологической ткани таким образом, что одна рабочая поверхность, выполняющая роль измерительного электрода, находится в непосредственном контакте с биологической тканью через гель, вторая рабочая поверхность выполняет роль электрода сравнения. При этом электроды через гель контактируют друг с другом, а оксидантную/антиоксидантную активность определяют по формулам, используя разность конечного и начального потенциалов. Достигается упрощение, а также повышение точности и достоверности определения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и описывает способ диагностики нейросифилиса, включающий микроскопическое исследование образцов спинномозговой жидкости, причем проводят краевую дегидратацию образцов спинномозговой жидкости, а их микроскопическое исследование проводят в поляризованном свете и при выявлении анизотропных структур в виде дендритов либо сферолитов, внутри которых расположены образования в форме овалов, содержащих липиды, диагностируют раннюю форму нейросифилиса, а при выявлении множества овалов, сгруппированных в форме шаров, включенных в анизотропные структуры и/или отдельно расположенных, диагностируют поздний менинговаскулярный нейросифилис. Задачей изобретения является получение объективных критериев для диагностики нейросифилиса, обеспечение ранней, в том числе доклинической диагностики заболевания, сокращение сроков получения данных, снижение затрат на проведение исследований. Предлагаемый способ в ряде случаев является единственным, позволяющим получить обоснованные критерии диагностики в виде картины разрушения структур мозга, что позволяет уверенно поставить диагноз нейросифилиса и своевременно назначить специфическую терапию. 4 ил., 3 пр.

Изобретение относится к медицине и предназначено для оценки контроля рН желудочного содержимого у пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии. Проводят динамическую оценку рН желудочного содержимого с использованием назогастрального зонда, определяют суммарную рН желудочного содержимого и эффективность антисекреторных препаратов в течение суток, а при необходимости - более длительное время, с интервалом 3 ч. рН определяют с помощью аналогового индикатора по аналоговой шкале с шагом 1,0 в диапазоне от 1,0 до 12,0 в течение 15 с по изменению его цвета и сопоставляя с аналоговой шкалой. Подавление кислотной продукции считают эффективным при рН более 4,0 после плановых операции, более 6,0 после неотложных операций. При выявлении неэффективности подавления кислотной продукции провоизводят замену антисекреторного препарата или увеличение его дозы. Способ позволяет в кратчайшие сроки оценить суммарное значение рН желудочного содержимого и эффективность антисекреторных препаратов у пациентов, которые нуждаются в проведении интенсивной терапии. 2 ил., 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к медицине, в именно к гематологии, и может быть использовано для морфометрической оценки прогноза течения апластической анемии после спленэктомии. Для этого после удаления селезенки определяют ее массу, морфометрически измеряют среднюю площадь маргинальной зоны селезенки в гистологических срезах при окраске гематоксилином и эозином. Учитывая эти величины, вычисляют массу маргинальной зоны и при ее значениях ≤1,9 г устанавливают благоприятный прогноз течения апластической анемии, а при >1,9 г констатируют неблагоприятное течение заболевания. Изобретение обеспечивает прогноз течения апластической анемии после спленэктомии, независимо от тяжести заболевания, и позволяет дифференцированно подходить при назначении терапии. 2 пр.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-02-20 2015-02-20T00:56:49
Наверх