Влияние низкочастотных малоэнергетических воздействий на состояние йодинола

Язык труда и переводы:
УДК:
541.124:539.19
Дата публикации:
13 ноября 2022, 16:06
Категория:
Перспективные направления исследования необратимых физических процессов
Авторы
Богатов Никита Алексеевич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Савина Анастасия Сергеевна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Зоткин Александр Павлович
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Пентюхин Егор Игоревич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Халаджан Евгения Арменовна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Аннотация:
Представлены результаты исследования влияния низкочастотных виброакустических воздействий на состояние клатратного комплекса, а именно фармацевтического препарата «Йодинол». Экспериментально установлено, что в поле низкочастотных виброакустических воздействий наблюдается эффект необратимой деколоризации медицинского препарата «Йодинол», при этом наибольшая интенсивность изменения оптической плотности для исследуемой системы наблюдается в диапазоне частот от 15 до 30 Гц.
Ключевые слова:
йодинол, низкочастотные колебания, звукохимия, биохимически активные структуры, виброакустика
Основной текст труда

Виброакустические воздействия способны инициировать и интенсифицировать физико-химические процессы, а также влиять на состояние химических соединений. В работах [1–5] было установлено влияние низкочастотных колебаний на биохимически активные структуры. Результаты исследований показали, что под действием виброакустических полей инфразвуковых и начала звукового диапазона частот происходит обесцвечивание биоактивных соединений клатратного и хелатного типов. Целью данной работы является исследование влияния малоэнергетических виброакустических воздействия инфразвукового и начала звукового диапазона на состояние медицинского препарата «Йодинол».

Йодинол является продуктом присоединения йода к поливиниловому спирту и представляет собой клатратную структуру с характерной синей окраской. Препарат проявляет бактерицидные свойства по отношению как к грамположительным, так и грамотрицательным бактериям и оказывает ингибирующее действие на патогенные грибы и дрожжи [6].

Изменение концентрации йодинола в растворе фиксировали при помощи метода абсорбционной спектроскопии на спектрофотометре UNICO1201 при длине волны 590 нм. В рамках исследования рабочий раствор, представляющий собой медицинский препарат Йодинол, разбавленный в 20 раз, подвергался виброакустическому воздействию при частотах от 10 до 195 Гц. Время воздействия на образец составляло 20 минут. Для исследования была использована экспериментальная установка для интенсификации химических процессов в жидкой среде, описание которой представлено в патентах [7, 8]. При воздействии акустических колебаний данных частот наблюдалась необратимая частичная утрата исходной синего цвета раствора. Установлено, что наибольшее изменение оптической плотности системы наблюдалось в интервале от 15 до 30 Гц. Кроме того, обнаружена тенденция к уменьшению величины изменения оптической плотности при переходе к более высоким частотам (рис. 1). Для уточнения характеристик наблюдаемого процесса определена кинетика протекающего превращения под действием низкочастотных колебаний при 10, 15 и 20 Гц. Установлено, что процесс протекает как реакция первого порядка на всех исследуемых частотах.

Рис. 1. Зависимость изменения оптической плотности от частоты оказываемого звукового воздействия

Для выявления особенностей протекания процесса в поле виброакустических воздействий [9], было исследовано влияние на систему других физических факторов, таких как термическое воздействие и эффект гомогенизации. Время воздействия во всех опытах составляло также 20 мин.

Исследование по влиянию температуры на рабочий раствор показало, что в поле термического воздействия раствор не только теряет свой синий цвет, но и приобретал хорошо различимый желтый цвет. При этом со временем после охлаждения наблюдается частичное восстановление исходного цвета раствора.

Для установления влияния эффекта гомогенизации рабочий раствор подвергался перемешиванию на магнитной мешалке при различных частотах. Установлено, что при перемешивании оптическая плотность разбавленного раствора изменяется, при этом с увеличением частоты перемешивания наблюдается тенденция к возрастанию изменения оптической плотности, что противоположно закономерности, обнаруженной для виброакустических воздействий (рис. 2).

 

Рис. 2. Зависимость изменения оптической плотности от частоты вращения мешалки при различной температуре

Таким образом, существуют принципиальные отличия в протекании процесса при виброакустическом воздействии и в других физических полях.

Согласно полученным в ходе работы результатам, можно сделать следующие выводы:

  1. В поле низкочастотных виброакустических воздействий наблюдается эффект необратимой деколоризации медицинского препарата «Йодинол». При этом наибольшая интенсивность изменения оптической плотности для данной системы наблюдается в диапазоне частот от  15 до 30 Гц.
  2. Кинетика протекания реакции в поле виброакустических воздействий инфразвукового диапазона для данной системы соответствует первому порядку.
  3. Существует ряд особенностей изменения состояния йодинола при виброакустическом воздействии. Выявлены различия между влиянием низкочастотных виброакустических полей и других видов физического воздействие на состояние системы.
Литература
  1. Богатов Н.А. Иод-крахмальный комплекс в поле низкочастотных акустических воздействий. Молодежный научно-технический вестник, 2014, № 3, с. 9.
  2. Фадеев Г.Н., Болдырев В.С., Тверитинов В.Н. Молекулярные аспекты действия акустического нелетального оружия. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки, 2012, № 4, с. 52–62.
  3. Фадеев Г.Н., Болдырев В. С., Тверитинов В.Н., Пашкова Л.И. Клатраты иода — прототипы антидотов против акустического нелетального оружия . Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, Естественные науки, 2013, № 1, с. 82–88.
  4. Богатов Н.А., Савина А.С. Исследование влияния инфразвуковых колебаний на электронный спектр поглощения йодинола. Труды конференции — конкурса молодых физиков, 2019, т. 25, № S2, с. 188–190.
  5. Болдырев В.С., Ермолаева В.И., Синкевич В.В., Фадеев Г.Н. Дестабилизация соединения хелатной структуры поливинилпирролидон–иода в поле низкочастотных воздействий. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки, 2017, № 4, с. 90–99.
  6. Абдуллаев О.А., Сергиенко А.В., Ивашев М.Н. Клиническая эффективность йодинола. Международный журнал экспериментального образования, 2015, № 3–2, с. 47–48.
  7. Богатов Н.А., Болдырев В.С., Савина А.С., Зоткин А.П., Пентюхин Е.И. Устройство для акустической интенсификации физико-химических процессов в жидких растворах. Патент на полезную модель RU 213619 U1. Заявл. 27.04.2022. Опубл. 19.09.2022.
  8. Меньшиков В.В., Болдырев В.С., Богатов Н.А., Ветрова О.Б., Савина А.С., Зоткин А.П., Фадеев Г.Н., Кузнецов Н.Н. Устройство для интенсификации химических процессов в жидкой среде. Патент на полезную модель RU 206891 U1. Заявл. 20.04.2021. Опубл. 30.09.2021.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.