Биофизические характеристики тканей человека - Березовский В.А.
ISBN 5-12-001374-0
Скачать (прямая ссылка):
Нестационарный эффект Джозефсоиа — возникновение переменного сверхпроводящего тока при наложении постоянной разности потенциалов между двумя сверхпроводниками, разделенными тонким, порядка 10~7 см, слоем изолятора [76]. Эффект не обнаружен в биообъектах. Исходя из возможного существования эффекта у бактерий и ДНК, исследователя пытаются объяснить острорезонансный характер влияния электромагнитных волн миллиметрового диапазона на функциональную активность некоторых генетических элементов бактерий, в частности на колициногениый фактор Escherichia coli [58, 77]. Описана физическая модель нейрона, основанная иа эффекте Джозефсоиа [96].
Сцинтилляция — кратковременная световая вспышка, возникающая при прохождении заряженной частипы через некоторые люминесцирукяцие материалы [95]. Причина сцинтилляции — возбуждение атомов и молекул сцинтиллятора за счет энергии, теряемой заряженной частицей, и последующий обратный переход молекул из возбужденного состояния в нормальное, сопровождаемый испусканием света. Длительность сцинтилляции — 10-4—10—9 с. При действии ионизирующих излучений сцинтилляция наблюдается на мышцах, нервах и роговой оболочке [95]. а-Частицы вызывают сцинтилляцию на хрусталике свежеэиуклеироваииого глаза [29]. Космонавты неоднократно сообщали о «полосках», «движущихся точках», вспышках звездо- и облакоподобного характера, которые наблюдались ими при закрытых глазах в условиях мышечного расслабления с частотой 1—2 раза в минуту [29]. Причем для этого не требовалась полная темновая адаптация. То же явление, называемое иногда радиофосфеном, отмечают специалисты, работающие на ускорителях [55]. Считают, что радиофосфеи обусловлен именно сцинтилляцией [29]. Следует отметить, что даже слепые «видят» радиофосфен, если у них сохранилась сетчатка [55]. Радиофосфен возникает при направлении ионизирующего излучения не только спереди, но и со стороны виска. Порог чувствительности (1,3—2,6) 10 —7 Кл • кг-1 (0,5—
1 мР) при пороговой мощности 2,6 • 10—6 А • кг-1 (10 мГ • с-1) [55].
Эффект Вавилова — Черенкоаа — излучение света, возникающее при движении в веществе (газообразном, жидком, твердом) заряженных частиц со скоростью, превышающей скорость распространения световых волн (фазовую скорость) в этой среде [5]. Это условней требование когерентности ограничивают спектральный диапазон излучения Вавилова — Черенкова: в коротковолновой области — началом рентгеновской части спектра, в длииноволаовой — областью радиочастот. Излучение возникает во всех биообъектах под действием естественного радиоактивного облучения (космические излучения и излучения изотопов химических элементов как внешней среды, так и внутренней среды биообъекта) и искусственного облучения при энергиях, превышающих пороговую энергию возникновения излучения в водной среде [5]. Для воды пороговая энергия электрона Е0 = = 0,26 мэВ. Основной излучатель в клетке ион калия 40К с Етах = *=¦ 1,325 мэВ и периодом полураспада т = 1,2 . 10® лет. Содержание 40К —
0,0119 % общего количества калия. Это соотношение сохраняется дли калия, выделенного из самых различных источников: организмы * ие меняют своего изотопного состава и не осуществляют фракционирования [51. Экспериментально обнаружено излучение Вавилова — Черенкова в водных растворах триптофана, лизоцима, ДНК, РНК, во взвесях бактерий Escherichia coli и дрожжевых клеток при введении в раствор источника р-частиц — изотопа МР [5]. В биологических средах излучение происходит преимущественно в ультрафиолетовой области спектра [5]. Теоретические расчеты показывают, что в 1 кг мышечной ткани человека в области 200—300 мкм испускается до 3760 фотонов в секунду за счет активности 10К. Учет космического излучения, доза от которого в мягких тканях, например, в 3 раза превышает дозу от 40К, увеличит эту цифру по меньшей мере в 4 раза [5].
Наличие сцинтилляций и эффекта Вавилова — Черенкова означает, что все живое возникло, развивалось и существует в условиях непрерывного воздействия светового и, в частности, ультрафиолетового облучения, возникающего как в самих биообъекгах, так и в окружающей их среде. При этом «световое поле», обусловленное этими эффектами, присутствует везде, где есть биообъекты, и даже в почве или на дне океанов, где другие виды световой радиации отсутствуют [5]. Считается, что эти излучения могут играть определенную роль в таких явлениях, как спонтанный мутагенез, радиобиологические эффекты при естественном и искусственном облучении и накоплении радиоактивных изотопов в организмах [5].
Представления о физических эффектах и их исследования на биообъектах применяются для решения следующих задач:
1. Получение информации о физических константах и свойствах биообъектов. Например, эффект Холла позволяет определять принадлежность вещества к полупроводникам с электронным или ионным характером проводимости; концентрацию, знак и подвижность основных носителей тока [26].
2. Отождествление биологического явления с тем или иным физическим эффектом, например при моделировании биообъектов и биопроцессов, при изучении механизма взаимодействия физических факторов с биообъектами.
