Электрохимический способ экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов

Авторы патента:

Арчаков Александр Иванович (RU)

Супрун Елена Владимировна (RU)

Киселёва Яна Юрьевна (RU)

Радько Сергей Павлович (RU)

Хмелёва Светлана Александровна (RU)

Шумянцева Виктория Васильевна (RU)

G01N27/00 - Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств (G01N 3/00-G01N 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов G01R)

Владельцы патента RU 2585307:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича" (ИБМХ) (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии, электрохимии и биохимии и касается способа экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов. Способ заключается в том, что на поверхность печатного графитового электрода наносят аликвоту раствора синтетического пептида амилоида-бета (1-16) в буферном растворе (контроль). Затем на другой электрод наносят равную аликвоту указанного пептида с ионами исследуемого металла в соотношении 1:1-1:1000. После инкубации в течение 10 минут осуществляют электрохимическое определение амилоида-бета (1-16) в растворе на каждом электроде путем регистрации квадратно-волновой вольтамперограммы окисления пептида. Затем измеряют высоту и потенциал максимума полученного пика окисления в области 0,6-0,7 В (относительно псевдо-хлорсеребряного электрода сравнения) при нейтральном рН и изменению интенсивности сигналов и сдвигу потенциала максимума в область более положительных значений относительно контроля констатируют образование комплекса и определяют соотношение ионов металла и амилоида-бета в образовавшемся комплексе. Техническим результатом является разработка электрохимического экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., табл. 1.

Изобретение относится к области аналитической химии, электрохимии и биохимии и касается методики экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета (Aβ) с помощью печатного графитового электрода.

Изобретение может быть использовано в медицине при изучении болезни Альцгеймера и других заболеваний, где важную роль играют комплексы пептидов/белков с ионами металлов. В фармакологии изобретение может служить при тестировании потенциальных лекарственных средств от болезни Альцгеймера.

В России количество больных болезнью Альцгеймера по оценке ряда экспертов составляет от 1,3 до 1,8 млн. человек [1]. Причины, приводящие к возникновению болезни Альцгеймера, до сих пор до конца не выяснены. Считается, что переход Aβ из мономерного состояния в нерастворимые полимерные фибриллярные агрегаты, образующие амилоидные бляшки, является одним из ключевых процессов возникновения болезни Альцгеймера. Согласно исследованиям, ионы металлов (в частности, Zn(II) и Cu(II)) выполняют важную функцию в данном патологическом процессе [2]. Aβ - пептид длиной 39-42 аминокислотных остатка, который способен взаимодействовать с ионами металлов через металл-связывающий домен, состоящий из N-концевых аминокислот 1-16 [2].

Взаимодействие ионов металлов (главным образом, ионов Cu(I/II), Zn(II) и Fe(II/III)) с Aβ так же, как с другими амилоидогенными белками (прионами, α-синуклеином и т.п.), исследуется различными методами: изотермической калориметрии титрования (ИКТ), электронным парамагнитным резонансом, ядерным магнитным резонансом, масс-спектрометрией, оптическими методами и с помощью электрохимии [3].

Комплексы ионов металлов с белками или пептидами могут быть исследованы, используя электрохимическую активность аминокислотных остатков, таких как Цис, Трп, Тир, Гис, Мет и Цис-Цис [4]. Так называемая «прямая электрохимия белков» активно используется в биомедицинских исследованиях, включая нейродегенеративные заболевания [4]. В Aβ человека есть пять потенциально электроактивных аминокислотных остатка: три Гис в положении 6, 13 и 14, один Мет в положении 35 и один Тир в положении 110 [4]. Остатки Гис представляются наиболее интересными для изучения взаимодействия Aβ с ионами металлов, так как напрямую вовлечены в образование комплексов [5]. Однако окисление остатков Гис и Мет требует высоких положительных потенциалов, превышающих 1 В (отн. Ag/AgCl), к тому же до сих пор не показано их окисление для Aβ. С другой стороны, единственный остаток Тир Aβ(1-40) и Aβ(1-42), представляющий две изоформы Aβ различной длины, легко окисляется в нейтральных рН при потенциалах 0,6-0,7 В (отн. Ag/AgCl) [6]. Реакция электрохимического окисления Тир может быть выражена следующей схемой (1) [4]:

В случае самоассоциации пептид Aβ претерпевает конформационные изменения, которые делают остаток Тир менее доступным для окисления на поверхности электрода. В результате наблюдается снижение тока пика окисления с нарастанием степени агрегации. Таким образом, остаток Тир выступает как электроактивная «метка», чувствительная к концентрации, конформационным изменениям и агрегации Aβ. Регистрация электрохимического сигнала Тир была использована для слежения за агрегацией in vitro синтетических пептидов Aβ(1-40) и Aβ(1-42) [6] так же, как для анализа влияния пентапептида, разрушающего β-пластины, на кинетику агрегации Aβ(1-42) [7].

Электрохимическая активность Aβ, определяемая остатком Тир, была также использована для изучения эффекта ионов металлов (Fe(II), Cu(II), Zn(II), Mg(II)) на кинетику агрегации Аβ(1-40) [8]. J. Geng с соавторами [8] показал, что агрегация, инициированная ионами Zn(II) или Cu(II), зависит от концентрации ионов и обратима под действием этилендиаминтетрауксусной кислоты. Интенсивность пика окисления Aβ(1-40) значительно уменьшается в присутствии ионов Zn(II) или Cu(II), но не меняется в присутствие ионов Mg(II). Это показывает, что связывание иона металла может вызывать конформационные изменения и влияет на микроокружение остатка Тир. Однако в данной работе не был оценен количественный вклад стадии образования комплекса в снижение электрохимического сигнала окисления Aβ, так как и ионы Zn(II), и ионы Cu(II) сразу же запускают частичную агрегацию Aβ in vitro [6].

В настоящее время развивается подход к созданию мишень-направленных лекарственных средств лечения болезни Альцгеймера, терапевтический эффект которых обусловлен их способностью связываться с Aβ. Показано, что органические соединения и короткие пептиды способны ингибировать олигомеризацию Aβ (антиагреганты) и могут служить основой для создания средств терапии болезни Альцгеймера с низкой себестоимостью (в сравнении с моноклональными антителами). Требуется метод оценки влияния различных препаратов на процесс агрегации амилоида-бета, в том числе в присутствие ионов металлов. Имеющиеся в арсенале исследователей методы оценки комплесообразования Aβ с ионами металлов, как и начальной стадии агрегации, достаточно дороги и трудоемки [3]. Электрохимические методы анализа, отличающиеся точностью, чувствительностью, низкой себестоимостью оборудования и расходных материалов, экспрессностью и портативностью, представляются наиболее перспективными для создания такой аналитической системы. В настоящее время электрохимического способа экспресс-определения образования комплексов между Aβ и ионами металлов не существует. Одним из широко применяющихся на практике методов характеристики взаимодействий Aβ является ИКТ [9]. При изучении методом ИКТ комплексообразования Aβ, например, с ионами цинка в ячейку объемом 0,2 мл, содержащую раствор Aβ, добавляют аликвоты раствора ZnCl₂ (2 мкл) до насыщения. Концентрацию пептида в ячейке варьируют от 0,25 до 0,75 мМ, а концентрацию ионов цинка в шприце составляет от 5 до 15 мМ. Расчет термодинамических параметров проводят по полученным изотермам связывания. Анализ данных, полученных с помощью ИКТ, позволяет определить термодинамические параметры взаимодействия: стехиометрию, константу ассоциации, изменение энтальпии и энтропии системы при реакции. Полученный набор термодинамических параметров позволяет охарактеризовать конформационные изменения биомолекул, гидрофобные и катион-анионные взаимодействия, детектировать присоединение ионов водорода. ИКТ - прямой метод измерения, не требующий введения меток, заморозки веществ, ограничений по молекулярной массе и составу буфера; может быть использован для окрашенных или мутных растворов. ИКТ позволяет измерять константу ассоциации в диапазоне от 10³ М^-1 до 10⁹ М^-1. Однако данный метод достаточно дорогостоящ и трудоемок.

Задачей настоящего изобретения является разработка электрохимического экспресс-анализ комплексообразования Aβ с ионами металлов, лишенного указанных недостатков. Метод основан на измерении сигнала окисления единственного остатка Тир-10 Aβ.

В соответствии с изобретением описывается способ экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов, заключающийся в том, что на один электрод наносят аликвоту (60-100 мкл) 50 мкМ раствора синтетического пептида Aβ(1-16) в буферном растворе, на другой электрод наносят аликвоту (такого же объема) смеси указанного раствора синтетического пептида Aβ(1-16) с ионами исследуемого металла в соотношении 1:1-1:1000, после инкубации в течение 10 минут осуществляют электрохимическое определение Aβ(1-16) на каждом электроде путем регистрации квадратно-волновой вольтамперограммы окисления пептида, измеряют высоту и потенциал максимума полученного пика окисления в области 0,6-0,7 В (относительно псевдо-хлорсеребряного электрода сравнения) при нейтральном рН и по изменению интенсивности сигналов и сдвигу потенциала максимума в область более положительных значений относительно контроля констатируют образование комплекса.

По зависимости потенциала максимума пика от логарифма концентрации ионов металла определяют соотношение ионов металла и амилоида-бета в образовавшемся комплексе.

Используют водорастворимый синтетический пептид Aβ(1-16), представляющий металл-связывающий домен Aβ. Образование комплексов Aβ(1-16) с ионами двухвалентных металлов, Zn(II), Cu(II), Mg(II) и Ca(II), было исследовано при концентрации Aβ(1-16) 5×10^-5 М и при концентрации ионов металлов в области 1×10-5×10 Мв Трис-буфере с рН от 5 до 9. Добавление ионов Zn(II) либо Cu(II) значительно снижало пик окисления Aβ(1-16) и вызывало сдвиг потенциала пика в область более положительных значений, в то время как ионы Mg(II) и Са(II) не оказывали какого-либо эффекта в пределах экспериментальной ошибки. Альбумин сыворотки человека (далее альбумин) и миоглобин мышц лошади (далее миоглобин) показали схожее поведение относительно тестируемых ионов металлов, что позволяет предположить, что предложенный подход может быть с успехом применен для изучения комплексов белков и пептидов с ионами металлов.

ПРИМЕР 1. Методика регистрации электрохимического сигнала Aβ(1-16)

Приготовление двойного Трис-буферного раствора. рН 7.2

Состав:

1. Трис(гидроксиметил)аминометан - 40 мМ;

2. NaCl - 100 мМ;

3. Вода деионизованная - до 100 мл.

Навески трис(гидроксиметил)аминометана массой 0,484 г и хлорида натрия массой 0,585 г помещают в мерную колбу на 100 мл и доводят деионизованной водой до метки. Содержимое колбы перемешивают до полного растворения компонентов. Переливают раствор из мерной колбы в пластиковую банку объемом 100 мл и измеряют рН буферного раствора. При помощи растворов соляной кислоты и гидроксида натрия доводят рН буферного раствора до значения 7,2.

Приготовление раствора Aβ(1-16)

Состав:

1. Вода деионизованная - до 100 мкл;

2. Aβ(1-16) - 1 мМ.

В пробирку «Эппендорф» объемом 1 мл помещают навеску лиофилизированного препарата амилоида-бета 0,0002 г. Добавляют 100 мкл деионизованной воды и перемешивают пипетированием, избегая пенообразования.

Исходный 1 мМ водный раствор Aβ(1-16) разбавляют до необходимой концентрации Трис-буферным раствором, рН 7,2. Концентрация Трис-буферного раствора в образце амилоида-бета должна составлять 20 мМ, концентрация хлорида натрия 50 мМ.

До начала проведения измерений исходный и разбавленные растворы помещают в лед.

Измерение электрохимического сигнала Aβ(1-16)

Метод: Квадратно-волновая вольтамперометрия;

Время инкубации: 5 сек;

Частота: 10 Гц;

Начальный потенциал: 0 В;

Конечный потенциал: 1 В;

Шаг потенциала: 0,005 В;

Амплитуда: 0,020 В;

В разъеме потенциостата закрепляют печатный графитовый электрод в «горизонтальном режиме».

С помощью автоматической пипетки ручного дозирования на поверхность печатного графитового электрода наносят 60-100 мкл Aβ(1-16) в Трис-буфере так, чтобы капля полностью закрыла рабочий, вспомогательный и электрод сравнения. Запускают процедуру измерения сигнала. Полученную вольтамперограмму сохраняют. Для каждого образца Aβ(1-16) повторяют процедуру измерения сигнала в трех технических повторах на трех печатных графитовых электродах. Один печатный графитовый электрод используют один раз для регистрации одной вольтамперограммы. Для каждого образца Aβ(1-16) определяют потенциал максимума и высоту полученного пика окисления амилоида-бета.

ПРИМЕР 2. Методика анализа комплексообразования Aβ(1-16) с ионами металлов

Берут 400 мкл 50 мкМ раствора Aβ(1-16) в Трис-буфере рН 7,2. Половину раствора объемом 200 мкл смешивают с 2 мкл 0,1 М водного раствора хлорида исследуемого иона металла (или раствора с такой исходной концентрацией, чтобы получить желаемое содержание иона металла в образе). Образец перемешивают и оставляют на 10 минут при комнатной температуре. После этого 60 мкл образца наносят на поверхность печатного графитового электрода и проводят измерение сигнала окисления Aβ(1-16) согласно указанной в ПРИМЕРЕ 1 «Методике регистрации электрохимического сигнала Aβ(1-16)». Оставшуюся половину раствора Aβ(1-16) используют в качестве контрольного образца, не содержащего ионы металла.

Сопоставляют полученные значения высоты и потенциала максимума пиков окисления амилоида-бета без и в присутствии ионов исследуемого металла. Достоверное снижение интенсивности сигнала и сдвиг потенциала максимума в область более положительных значений свидетельствуют об образовании комплекса.

ПРИМЕР 3. Методика определения соотношения ионов металла и Aβ(1-16) в образовавшемся комплексе

Используя указанные выше «Методику регистрации электрохимического сигнала Aβ(1-16)» и «Методику анализа комплексообразования Aβ(1-16) с ионами металлов», строят зависимость потенциала максимума пика окисления Aβ(1-16) от концентрации ионов металла в образце в широком диапазоне (например, 1×10^-5-5×10^-2 М). На графике полученной зависимости определяют наклон линейного участка прямой. Число ионов металла на одну молекулу Aβ(1-16) в комплексе (х) оценивают по формуле:

ΔE_мак/Δlogc=2,3RTx/Fnα,

где Е_мак - потенциал максимума пика (В),

с - молярная концентрация иона металла в образе (М),

n - стехиометрическое число электронов, участвующих в электрохимической реакции (n=2),

α - коэффициент переноса заряда в электрохимической реакции (зависит от выбранного печатного графитового электрода и определяется отдельно),

R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж моль^-1 К^-1),

Т - температура (К), и

F - постоянная Фарадея (96485 Кулон моль^-1) [10].

ПРИМЕР 4. Результаты экспресс-анализа комплексобразования Aβ(1-16), альбумина, миоглобина и свободного тирозина с ионами Zn(II). Cu(II). Mg(II) и Са(II)

Согласно указанным выше «Методике регистрации электрохимического сигнала Aβ(1-16)» и «Методике анализа комплексообразования Aβ(1-16) с ионами металлов», были получены следующие результаты измерения сигнала окисления Aβ(1-16), альбумина, миоглобина и свободного тирозина при добавлении ионов Zn(II), Cu(II), Mg(II) и Ca(II).

^аКонцентрация тирозина, Аβ(1-16), альбумина и миоглобина - 5×10^-5 М, концентрация ионов металлов - 1×10^-3 М. Квадратно-волновая вольтамперометрия, Трис-буфер, рН 7,2. Средние значения высоты пика окисления (I_пик) в отсутствие ионов металлов принято за 100%. Результаты трех независимых измерений (Р=0,95).

На приведенных ниже фигурах представлены типичные квадратно-волновые вольтамперограммы окисления Aβ(1-16) без и после образования комплексов с ионами Cu(II) и Zn(II), полученные согласно разработанной методике экспресс-анализа (Фиг. 1), а также полученная согласно разработанной методике рН-зависимость комплексообразования Aβ(1-16) с ионами Cu(II) и Zn(II) (Фиг. 2) и зависимость изменения потенциала максимума пика окисления Aβ(1-16) от логарифма концентрации ионов Cu(II) (Фиг. 3).

Литература

1. С.И. Гаврилова, Фармакологические подходы к терапии болезни Альцгеймера, Журн. Неврологии и психиатрии 110 (2010) 62.

2. P. Faller, С.Hureau, О. Berthoumieu, Role of metal ions in the self-assembly of the Alzheimer's amyloid-β peptide, Inorg. Chem. 52 (2013) 12193.

3. P. Faller, C. Hureau, P. Dorlet, P. Hellwig, Y. Coppel, F. Collin, B. Alies, Methods and techniques to study the bioinorganic chemistry of metal-peptide complexes linked to neurodegenerative diseases, Coord. Chem. Rev. 256 (2012) 2381.

4. E.V. Suprun, V.V. Shumyantseva, A.I. Archakov, Protein Electrochemistry: Application in Medicine. A Review, Electrochim. Acta 140 (2014) 72.

5. C.D. Syme, R.C. Nadal, S.E. Rigby, J.H. Viles, Copper binding to the amyloid-beta (Abeta) peptide associated with Alzheimer's disease: folding, coordination geometry, pH dependence, stoichiometry, and affinity of Abeta-(1-28): insights from a range of complementary spectroscopic techniques, J. Biol. Chem. 279 (2004) 18169.

6. M. Vestergaard, K. Kerman, M. Saito, N. Nagatani, Y. Takamura, E. Tamiya, A Rapid Label-Free Electrochemical Detection and Kinetic Study of Alzheimer's Amyloid Beta Aggregation, J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 11892.

7. A.J. Veloso, K. Kerman, Modulation of fibril formation by a beta-sheet breaker peptide ligand: An electrochemical approach, Bioelectrochemistry 84 (2012) 49.

8. J. Geng, H. Yu, J. Ren, X. Qu, Rapid label-free detection of metal-induced Alzheimer's amyloid β peptide aggregation by electrochemical method, Electrochem. Commun. 10 (2008) 1797.

9. A.A. Kulikova, P.O. Tsvetkov, M.I. Indeykina, I.A. Popov, S.S. Zhokhov, A.V. Golovin, V.I. Polshakov, S.A. Kozin, E. Nudler, A.A. Makarov, Phosphorylation of Ser8 promotes zinc-induced dimerization of the amyloid-β metal-binding domain, Mol. BioSyst. 10 (2014) 2590.

10. К.Z. Brainina, E.Y. Neyman, Processes of electrodissolution of metals involving chemical reactions, J. Electroanal. Chem. 45 (1973) 247.

1. Способ экспресс-анализа комплексообразования амилоида-бета с ионами металлов, заключающийся в том, что на поверхность одного печатного графитового электрода наносят аликвоту раствора синтетического пептида амилоида-бета (1-16) в буферном растворе (контроль), на другой печатный графитовый электрод наносят равную аликвоту указанного пептида с ионами исследуемого металла в соотношении 1:1-1:1000, после инкубации в течение 10 минут осуществляют электрохимическое определение амилоида-бета (1-16) на каждом электроде путем регистрации квадратно-волновой вольтамперограммы окисления пептида, измеряют высоту и потенциал максимума полученного пика окисления в области 0,6-0,7 В (относительно псевдо-хлорсеребряного электрода сравнения) при нейтральном pH и по изменению интенсивности сигналов и сдвигу потенциала максимума пика в область более положительных значений относительно контроля констатируют образование комплекса.

2. Способ по п. 1, где по зависимости потенциала максимума пика окисления амилоида-бета от логарифма концентрации ионов металла определяют соотношение ионов металла и амилоида-бета в образовавшемся комплексе.

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано для диагностирования оборудования на разных этапах его эксплуатации. Сущность способа основана на измерении параметров отклика электрического сигнала по всей исследуемой зоне и определении экстремумов, характеризующих очаг зарождения разрушения.

Устройство для измерения концентрации газа, способ оповещения и программа // 2581737

Использование: для измерения концентрации газа. Сущность изобретения заключается в том, что устройство измерения концентрации газа содержит: измерительную секцию, выполненную с возможностью измерения концентрации газа на основе выходного сигнала датчика газа; таймерную секцию, выполненную с возможностью измерения времени, истекшего с момента измерения концентрации газа измерительной секцией; и секцию оповещения, выполненную с возможностью выдачи оповещения, в случае, когда датчик газа оказывается изолирован от наружного воздуха, когда измеренное истекшее время меньше заданного времени вентиляции.

Способ изготовления датчика влажности // 2579807

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к области использования графена (мультиграфена) и может найти широкое применение для изготовления датчиков влажности резистивного типа, применяемых в радиотехнике, электронной промышленности, энергетике и сельском хозяйстве.

Радиоволновый фазовый способ измерения толщины диэлектрических материалов // 2579173

Использование: для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно излучают электромагнитные волны с частотой F1 и частотой в k раз выше kF1 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ1 между принимаемой волной с частотой kF1 и волной с частотой F1, предварительно умноженной на k, после этого одновременно излучают электромагнитные волны с другой частотой F2 и частотой в k раз выше kF2 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ2 между принимаемой волной с частотой kF2 и волной с частотой F2, предварительно умноженной на k, толщину диэлектрической пластины определяют по фазам φ1 и φ2.

Способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий // 2568144

Изобретение относится к электротехнике, а именно к неразрушающим способам контроля качества технологических процессов производства электротехнических изделий. Согласно способу у каждой обмотки измеряют до пропитки и после пропитки электрические параметры, в качестве которых выбраны сопротивления двух фаз соединенной в звезду обмотки.

Устройство исследования электромагнитного поля вторичных излучателей // 2566610

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при решении проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также исследованию параметров вторичного излучения различных сред.

Термостимулированный способ диагностики анизотропии оптических осей кристаллов // 2566389

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества лазерных и оптических кристаллов и может быть использовано при изготовлении и исследовании новых кристаллических материалов.

Системы и способы измерения накопления частиц на поверхностях реактора // 2564301

Изобретение относится к способу измерения накопления частиц на поверхностях реактора. Способ мониторинга смеси частиц и текучей среды включает пропускание смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, обтекая детектор накопления частиц, измерение электрического сигнала, зарегистрированного детектором в то время, как некоторые заряженные частицы проходят мимо детектора без контакта с ним, а другие заряженные частицы контактируют с детектором, обрабатывание измеренного электрического сигнала, обеспечивая выходные данные, и определение по выходным данным, имеют ли заряженные частицы, контактирующие с детектором, в среднем заряд, отличный от заряженных частиц, проходящих мимо детектора без контакта с ним.

Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа // 2558715

Датчик уровня, в частности электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, содержащий: магнитный качающийся стержень, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного качающегося стержня, и электронный модуль, который управляет электромагнитом при выполнении привода магнитного качающего стержня для его качания и усиливает, обрабатывает и выполняет вывод с задержкой по времени сигналов качания магнитного качающего стержня, причем эти сигналы качания снимают с помощью электромагнита, упомянутый магнитный качающийся стержень подвешен на устройстве подвески с одной стороны основного корпуса, и электромагнит, который состоит из железного сердечника и катушки, расположен внутри основного корпуса.

Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации кислорода и водорода в жидких средах // 2552598

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению концентрации кислорода и водорода, предназначенных для поверки, калибровки анализаторов растворенного в жидких средах кислорода и водорода.

Способ определения степени поражения пшеницы головней // 2586284

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для установления возможности переработки в муку и комбикорма зерна пшеницы, пораженного головней. При осуществлении способа используют устройство «Электронный нос», для чего готовят детектирующее устройство типа «Электронный нос», матрицу которого формируют из 7 пьезосенсоров с базовой частотой колебаний 10…15 МГц, на электроды которых наносят чувствительные покрытия общей массой 4-10 мкг из растворов сорбентов: полидиэтиленгликоль сукцинат, поливинилпирролидон, углеродные нанотрубки, модифицированные азотистым цирконилом, подготовленное детектирующее устройство подключают к компьютеру, затем отбирают пробу зерна пшеницы, помещают в герметический стеклянный сосуд с полимерной мягкой мембраной, выдерживают ее при температуре 20°С не менее 30 минут, затем через мембрану отбирают 3 см3 равновесной газовой фазы, инжектируют ее в корпус статического детектирующего устройства типа «Электронный нос», регистрируют сигналы массива сенсоров в виде хроночастотограмм, на основании которых получают «визуальные отпечатки», которые сопоставляют с имеющимися в базе данных «визуальными отпечатками» стандартных смесей, по геометрии отпечатков делают вывод о степени их идентичности, рассчитывают площадь «визуальных отпечатков» и по калибровочному графику зависимости площади визуальных отпечатков от количества спор головневых грибов в пробах зерна пшеницы определяют их содержание, по которому судят о пригодности зерна пшеницы для дальнейшего использования, если количество обнаруженных спор находится в пределах от 0 до 0,05%, то такое зерно можно использовать для переработки в муку, если число спор превышает 0,05%, то это свидетельствует о поражении зерна пшеницы и невозможности его дальнейшего использования. Достигается повышение точности и чувствительности, а также - упрощение и ускорение определения. 2 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений // 2594626

Использование: для ультразвуковой диагностики качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. Сущность изобретения заключается в том, что в исследуемом материале возбуждают электромагнитные колебания, измеряют тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, с учетом которого определяют степень готовности материала, при этом снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь как без воздействия ультразвуковых колебаний, так и под их воздействием, когда диапазоны частот электрических и ультразвуковых колебаний совпадают, в результате чего в обоих случаях снимают амплитудно-частотную характеристику тангенса угла диэлектрических потерь, а о состоянии материала или клеевого соединения судят по результатам сравнения амплитуды и смещения максимумов tgδ по частоте относительно эталонного, при этом смещение на величину более 50 кГц свидетельствует о непригодности кристаллических и электроизоляционных материалов или неготовности клеевого соединения. Технический результат: обеспечение возможности разработки экспресс-метода контроля качества кристаллических и электроизоляционных материалов и соединений. 4 ил.

Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых, аморфных проб // 2598551

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа жидких, твердых пищевых и непищевых продуктов, сточных, природных, питьевых вод, сыпучих и аморфных материалов, для которых необходимо быстро без подготовки пробы в нативном состоянии оценить признак доминирующего состояния, например, наличие искусственных добавок, отклонение от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте». Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых проб, аморфных проб включает корпус, внутри которого расположены микропроцессор, элементы питания. При этом сохраняется возможность его подключения к сети, на передней панели корпуса расположены индикатор питания, табло для вывода информации об измерении, в том числе с надписями «старт, финиш», на верхней панели корпуса вмонтирована ячейка детектирования, с герметично закрывающейся крышкой, в нижней части ячейки вмонтирована пластина с гнездами для двух съемных измерительных элементов, герметично закрывающейся крышкой с верхним патрубком для ввода газовой пробы. Рядом с ячейкой детектирования расположен индикатор работы измерительных элементов, с помощью которого осуществляется управление системой измерения и обработки данных. При этом в качестве двух измерительных элементов используют пьезосенсоры с различными покрытиями на электродах и при этом пьезосенсоры обладают общим алгоритмом обработки их откликов. Техническим результатом является увеличение мобильности и компактности устройства из-за минимальных размеров корпуса с табло и микропроцессором, ячейки детектирования, экспрессность получения информации о содержании и соотношении содержания различных легколетучих компонентов в равновесной газовой фазе, повышение надежности детектирования легколетучих соединений. 2 ил.

Способ оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов по данным ультразвукового внутритрубного дефектоскопа с помощью поиска связанных индикаций // 2607766

Использование: для оценки геометрических размеров дефектов стенки трубной секции и сварных швов. Сущность изобретения заключается в том, что по данным ультразвукового внутритрубного дефектоскопа с помощью поиска связанных индикаций оценивают длину, ширину и глубину дефекта. Технический результат: обеспечение возможности оценки геометрических параметров, классификации типа дефекта стенки трубной секции и сварных швов при снижении трудозатрат на обработку отдельного участка нефтепровода и при снижении времени детектирования опасных видов дефектов. 4 ил.

Способ экспресс-анализа биохимического потребления кислорода и устройство для его осуществления // 2608443

Группа изобретений относится к области определения биохимического потребления растворенного кислорода в воде. Устройство для экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода содержит измерительный резервуар, выполненный в виде проточной амперометрической ячейки, включающий электрод сравнения и рабочий электрод в виде амперометрического датчика растворенного кислорода, блок коммутации, вычислительный блок суммирования, вычислительный блок вычисления и сравнения, вычислительный блок измерения и индикации. При этом устройство снабжено блоком водоподготовки, амперометрическая ячейка снабжена мембраной, помещенной перед рабочим электродом, с иммобилизованным на ней активным илом, а электрод сравнения и рабочий электрод выходами подключены к входам вычислительного блока сравнения и вычислительного блока суммирования, выход вычислительного блока суммирования соединен с входом вычислительного блока измерения и индикации. Также раскрывается способ экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода с использованием описанного выше устройства. Группа изобретений обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ вихретокового контроля // 2610350

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при вихретоковом контроле электропроводящих объектов для дефектометрической оценки выявляемых в них дефектов. Способ вихретокового контроля заключается в том, что компенсируют вихретоковый сигнал подключенного к электронному блоку накладного вихретокового преобразователя, устанавливают вихретоковый преобразователь над трещиной, регистрируют изменение вихретокового сигнала относительно скомпенсированного вихретокового сигнала и используют полученное изменение для определения глубины трещины на контролируемом участке, при этом компенсацию вихретокового сигнала выполняют при установке вихретокового преобразователя на контролируемом участке, перед компенсацией и перед регистрацией изменения вихретокового сигнала относительно скомпенсированного вихретокового сигнала под рабочим торцом вихретокового преобразователя размещают немагнитную электропроводящую пластину с отверстиями, устанавливаемыми поочередно по оси вихретокового преобразователя, а диаметры отверстий при компенсации и при регистрации изменения вихретокового сигнала выбирают различными. Технический результат – повышение достоверности дефектометрической оценки глубины трещин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ потенциометрического определения скорости генерирования пероксильных радикалов // 2612132

Изобретение относится к новому способу определения скорости генерирования пероксильных радикалов. Технический результат: разработан новый способ определения скорости генерирования пероксильных радикалов, который повышает точность, достоверность и воспроизводимость результатов, а также расширяет круг исследуемых веществ и используемых реагентов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Устройство контроля веществ // 2618488

Предложено устройство контроля веществ, содержащее источник физического поля 1 в составе соединенных последовательно генератора сигналов 14, модулятора 15, светодиода 16, к которым подключены последовательно элемент с объектом контроля 2, преобразователь физического поля 3, и, кроме того, последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь 5, перемножитель 6, первую и вторую цепь преобразования, каждая из которых содержит последовательно соединенный функциональный преобразователь 7 и 8, накапливающий усредняющий сумматор 9 и 10, отсчетный блок 11 и 12, при этом выход первой цепи подключен к первому входу вычислительного устройства 13, а выход второй цепи присоединен ко второму входу вычислительного устройства 13, первый выход которого соединен с входами стробирования накапливающих усредняющих сумматоров 9 и 10, объединенных в шину «Время измерения», а второй выход вычислительного устройства 13 подключен к свободному входу перемножителя 6, причем вход аналого-цифрового преобразователя 5 подключен к избирательной нагрузке фазового детектора 4, а выход преобразователя физического поля 3 присоединен к первому входу фазового детектора 4, тогда как выход генератора сигналов 14 подключен ко второму входу фазового детектора 4. Устройство контроля веществ может быть использовано в области неразрушающего контроля веществ, измерения статических характеристик случайных процессов. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в том, что благодаря введению в конструкцию фазового детектора с избирательной нагрузкой и соответствующих связей расширяются функциональные возможности устройства за счет контроля вещества статистическим методом, использующим задержку физического поля веществом. 2 ил.

Способ получения и определения содержания коллоидных ионов серебра при электролитическом получении раствора // 2625614

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к ионометрии, и может найти применение при определении концентрации ионов серебра в растворе без использования ионометра. Способ получения и определения содержания коллоидных ионов серебра при электролитическом получении раствора характеризуется тем, что получают коллоидные ионы серебра с помощью устройства, состоящего из объемного серебряного электрода (Ag+), источника постоянного тока-аккумулятора, отрицательной клеммы из нержавеющее стали и емкости с дистиллированной водой, при этом постоянный ток от аккумулятора пропускают через объемный серебряный электрод, погруженный в дистиллированную воду, по разнице массы серебряного электрода, измеренной до и после электролиза, устанавливают концентрацию коллоидных ионов серебра в растворе, а также с использованием высушивания в фарфоровых тиглях раствора с коллоидными ионами серебра. Изобретение обеспечивает возможность получения коллоидных растворов ионов серебра в промышленном масштабе (до 200 л и более) с содержанием 5 мг/л за 30-60 минут и определения концентрации ионов без использования ионометра. 1 табл.

Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации газов в жидких и газовых средах // 2626021

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств и может быть использована в качестве метрологического обеспечения анализаторов газового состава жидких и газовых сред, преимущественно на предприятиях тепловой и атомной энергетики, металлургии, пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности и в области охраны окружающей природной среды. Устройство основано на последовательном приготовлении и разбавлении в образцовых растворах дистиллированной воды и в газовой фазе рабочей камеры поверочных сухих и влажных газовых смесей с азотом ПГС; определении в них массовой концентрации растворенных газов градуируемым или поверяемым анализатором. Устройство содержит рабочую камеру с газовой фазой ресивера, образцовый измеритель абсолютного давления, блок управления с компрессорами и электропневматическими клапанами, соединенными с внешними выводами блока управления и лицевой панелью с органами управления и регулятором производительности воздушно-водяного насоса. Рабочая камера состоит из блока подготовки пробы и проточной ячейки, заполненных водой в отношении к объему газовой фазы не более 1/3. Дополнительно введены автономный барботер для прокачивания газовой смеси через замкнутый контур газовой и жидкостной фазы блока подготовки пробы, воздушно-водяной насос в ресивере для непрерывного прокачивания анализируемой жидкости или газа через блок подготовки пробы и проточную ячейку, дозаторы жидкостной или газовой добавок, термометр, чувствительный элемент, нагреватель, блок автоматической стабилизации температуры, электрически соединенный с чувствительным элементом и лицевой панелью блока управления. При этом блок подготовки пробы пневматически связан с дозаторами и проточной ячейкой, в которой размещен электрохимический или оптический датчик, насосом в ресивере, сосудом с поглотителем кислорода, баллоном с азотом, баллоном с поверочной газовой смесью, компрессорами и клапанами, соединенными с внешними выводами блока управления. Обеспечивается повышение точности градуировки, поверки и калибровки анализаторов газового состава в жидких и газовых средах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.