WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:     | 1 || 3 |

«ПЛЕССКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО МАГНИТНЫМ ЖИДКОСТЯМ Сентябрь, 2004 Плес, Россия Сборник научных трудов Организована: Министерством образования РФ Академией технологических наук РФ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Измерения проводили следующим образом: в измерительный цилиндр S1 загружали шприцем 25 мл исследуемого материала, термостатировали его при t = 20 оС примерно 30 минут. Затем проводили измерения сдвигающего напряжения с увеличением скорости сдвига до 1300 с -1, снимая таким образом зависимость = f(D) в одном направлении, выдерживали систему 15 минут в статическом режиме и снимали зависимость = f(D) с уменьшением скорости сдвига от 1300 до 3 с -1, после чего систему опять выдерживали в статическом режиме 15 минут и цикл повторяли 2-3 раза. Не разгружая систему, после 3-его цикла температуру повышали до 50 оС, выдерживали 30 минут. и снимали зависимость = f(D) при этой температуре (2-3 цикла, как и при 20 оС). Затем температуру поднимали до 90 оС и все измерения повторяли. После определения реологических характеристик при 90 оС измеряемый материал охлаждался до 20 0С и цикл измерений снова повторялся. Учитывая время нагрева, время выдержки при температуре термостатирования, время замеров и охлаждения, измеряемый материал находился при температуре 50-90 0С около 8 часов .

Обработку зависимости реологических характеристик = f(D) проводили с помощью ЭВМ по уравнению Бингама-Шведова = 0 + D, обрабатывая уравнение прямой по методу наименьших квадратов. При трех указанных температурах были сняты реологические характеристики чистого ПАВ-а (олеиновой кислоты), носителей ПЭС-4 и ПЭС-5 и их растворов с изменением мольной доли олеиновой кислоты от 0,1 до 0,9. Растворы готовили по точным навескам, взвешенным на аналитических весах с точностью до 0,00005 г. После приготовления растворы тщательно перемешивали и вводили в измерительный цилиндр РЕОТЕСТа. Значения молекулярных весов приняты для олеиновой кислоты - 282,47 г [4], ПЭС-4 - 518 г, ПЭС-5 - 1447 г [5] .



При указанных выше условиях проведения эксперимента были сняты реологические характеристики магнитных коллоидов типа МК2-40 с концентрацией твердой фазы Сv = 3,9; 9,3; 11,5; 13,8 % и типа МК1-25 с Сv = 9,5 % .

Обсуждение результатов. Проведенные исследования показали, что зависимость =f(D) для олеиновой кислоты при t = 20 0С носит тиксотропный характер, однако при температурах 50 оС и 90 оС эта зависимость принимает явно ньютоновский вид .

Реологические характеристики растворов ПЭС-4 с олеиновой кислотой до 0,7 мольных долей при температуре 20 оС остаются ньютоновскими (табл.1) и описываются уравнением

–  –  –

где - ньютоновский коэффициент вязкости. С увеличением концентрации олеиновой кислоты до 0,85 м.д. появляется положительное значение начального напряжения сдвига о и уравнение текучести приобретает вид:

–  –  –

где пл - коэффициент пластической вязкости .

При 50 0С некоторое отклонение от прямолинейной зависимости появляется уже при концентрации олеиновой кислоты свыше 0,45 м.д., когда коэффициент корреляции от прямолинейной зависимости, составляет уже не 0,9999, а 0,9980 и появляется величина начального напряжения сдвига. При 90 0С все значения при всех концентрациях олеиновой кислоты и даже чистый носитель ПЭС-4 имеет некоторые отклонения от прямолинейной зависимости = f(D), что свидетельствует об образовании некоторых структурных изменений в растворах ПЭС-4 с олеиновой кислотой, при этом эффективная вязкость растворов снижается .

Зависимость изменения вязкостных характеристик носителя ПЭС-4 от концентрации олеиновой кислоты показана на (рис.1) .

–  –  –



0,5 0,1 0,4 0,08 0,3 0,06 0,2 0,04

–  –  –

Видно, что в районе концентраций до 0,3 м.д. вязкость раствора ниже, чем чистого носителя ПЭС-4, незначительно повышается с увеличением концентрации от 0,3 до 0,6 м.д. и резко возрастает с дальнейшим увеличением концентрации олеиновой кислоты. При концентрации 0,85 м.д. вязкость раствора много выше эффективной вязкости чистых носителя и олеиновой кислоты. В районе концентраций 0,45 м.д. наблюдается перелом в вязкостной зависимости = f (C) .

Зависимость изменения вязкости носителя ПЭС-5 от концентрации олеиновой кислоты показана на рис.2. Видно, что при увеличении концентрации олеиновой кислоты, вязкость раствора при всех температурах уменьшается. Однако, при температуре 200С в районе концентраций 0,3-0,4 мольных долей олеиновой кислоты наблюдается излом зависимости = f(C). При повышении темперары до 500С кривая зависимости сглаживается, а при 90 0С наблюдается практически прямолинейная зависимость изменения вязкости растворов от концентрации олеиновой кислоты .

После обработки растворов высокой температурой наблюдается некоторое повышение вязкостной характеристики растворов ПЭС-5 особенно в районе концентраций 0,2-0,4 мольных долей (кривая 11). Интересно, что при более высоких концентрациях олеиновой кислоты, этого увеличения вязкости не наблюдается (кривые совпадают). Замечено однако, что при концентрации олеиновой кислоты 0,4 мольных долей растворы быстро расслаиваются, т.е. при высоких концентрациях смешения олеиновой кислоты с ПЭС-5 не происходит. Расчеты кривых по уравнению Бингама-Шведова и вероятности нахождения экспериментальных точек напряжений сдвига на прямой с учетом коэффициента Стьюдента f = 0,98 представлены в табл.2 .

–  –  –

Как видно из таблицы при 200 С все экспериментальные точки укладываются в пределах ошибки измерения на прямую, но при высоких концентрациях олеиновой кислоты появляются начальные напряжения сдвига ( 0), при 50 0С все экспериментальные точки укладываются на прямую и зависимость = f(D) носит ньютоновский характер, а при температуре 90 0С исследуемые системы явно изменяют характер течения при скорости сдвига свыше 248 с -1 .

Т.е. исследуемые системы приобретают при повышенных температурах некоторую первоначальную структуру, которая разрушается с увеличением скорости сдвига, но успевает восстановиться за 15 минут статики, которую мы выдерживали для определения гистерезиса в цикле. Известно, что для растворов длинноцепочечных ПАВ кривые зависимости различных физикохимических свойств от концентрации поверхностноактивного вещества при некотором значении концентраций образуют резкий излом .

Мак Бэн [2], проводивший систематические исследования растворов ПАВ, высказал предположение о том, что при достижении критического значения концентрации в растворе часть молекул объединяются в более крупные ассоциаты или мицеллы, состоящие из десятков или сотен молекул ПАВ .





Концентрация, соответствующая появлению в растворе мицелл, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ) и является важнейшим параметром, характеризующим свойства мицеллярных растворов. При ККМ и выше в растворе существует термодинамическое равновесие между молекулами (ионами) ПАВ и мицеллами, аналогичное образованию новой конденсированной фазы. С ростом концентрации ПАВ выше ККМ число мицелл увеличивается, но концентрация молекулярной формы вещества в растворе остается постоянной. Так же постоянной остается и активность ПАВ [6] .

Увеличение концентрации ПАВ приводит к появлению сплошной гелеобразной структуры системы в процессе последовательного перехода через несколько псевдофаз, называемых мезоморфными фазами и различающихся своей структурой. Двойственность природы ПАВ (дифильность) и, как следствие, сосуществование молекул и мицелл, является основой того своеобразия свойств, которое определяет существенную, а иногда решающую роль этих веществ во многих коллоидно-химических явлениях .

Расчеты реологических кривых магнитной жидкости МК2-40 с различной концентрацией твердой фазы представлены в табл.3 .

–  –  –

Из таблицы видно, что при 20 0С кривые течения магнитной жидкости носят прямолинейный характер, однако для концентрации Сv = 13,8 % наблюдается появление очень небольшого начального напряжения сдвига ~ 1,45 мПас, который исчезает при 50 0С, а при температуре 90 0С все кривые имеют явно выраженный излом при D = 238 с -1. При малых скоростях сдвига до 238 с-1 наблюдается появление некоторой структуры, которая разрушается при дальнейшем увеличении скоростей сдвига .

Однако, как показывают наши исследования, разрушение это носит обратимый характер, т.к. в пределах ошибки измерения значений напряжений сдвига с увеличением и уменьшением скорости сдвига повторяются. Согласно технологии получения магнитной жидкости при соответствующих концентрациях твердой фазы Сv = 3,9; 9,3; 11,5 и 13,8 % мольная доля олеиновой кислоты относительно носителя ПЭС-4 составляет соответственно 0,12; 0,275; 0,38 и 0,47 т.е. две последние концентрации находятся на пределе ККМ. Очевидно, именно поэтому трудно получить устойчивые магнитные жидкости с высокой концентрацией твердой фазы, не изменяя привычной технологии получения МЖ .

Зависимость вязкости от скорости сдвига при трех температурах для магнитного коллоида типа МК1-25, приготовленного на основе носителя ПЭС-5, показана на рис.3 .

Видно, что коллоидная система носит явно выраженный структурный характер, обладая пластической вязкостью, при малых скоростях сдвига до 248с-1. При 200С экспериментальные точки прямой и обратной ветви реологической кривой совпадают, при 50 0С и 90 0С наблюдается некоторое снижение вязкостной характеристики магнитной жидкости при малых скоростях сдвига. Однако, после температурной обработки зависимость =f(D) при 20 0С при увеличении и уменьшении скорости сдвига изменяется значительно .

Экспериментальные точки совпадают только при D = 248с -1. Это максимальная скорость, при которой возможны измерения при 20 0С. Если обратный ход реологической кривой коллоидной системы при 50 0С и 90 0С лежал ниже кривой прямого хода, то после температурной обработки ветвь обратного хода реологической кривой наоборот проходит значительно выше, т.е. вязкость системы повышается .

Экспериментальные исследования показали, что реологические характеристики коллоидной системы МК1-25 значительно отличаются от МК2-40 .

Отмечается появление релаксационного момента при определении вязкостной характеристики системы МК1-25 при определенной скорости сдвига, т.е. постоянное значение напряжения сдвига при изменении скорости сдвига устанавливается через 5-10 мин. Это свидетельствует о возникновении пространственной структурной сетки между взаимодействующими частицами .

Урьев [7] отмечает, что в таких системах размер дисперсных частиц определяется из условий соизмеримости молекулярных сил сцепления между зафиксированными в структурной сетке частицами и внешним механическим воздействием на дисперсные системы. В высококонцентрированных системах устойчивость, как правило, обеспечивается высокой прочностью возникающих структур. Вместе с тем для таких систем решающую роль приобретает динамическая структурная устойчивость. т.е. устойчивость,формируемая прочностью сцепления частиц структуры к внешним механическим воздействиям .

Выводы. Изучены зависимости реологических характеристик полиэтилсилоксановых носителей ПЭС-4 и ПЭС-5 от концентрации олеиновой кислоты и температуры.

Проведенные исследования показали:

1. Бинарные системы ПЭС + олеиновая кислота образуют периодические кристаллические структуры .

2. Концентрация олеиновой кислоты ~ 0,3-0,45 м.д. в растворах полиэтилсилоксанов является критической концентрацией мицеллообразования .

3. Магнитная жидкость типа МК2-40 остается Ньютоновской в исследуемой области концентраций при 20 0C и 50 0С, некоторая структурная составляющая появляется при 90 0С в районе очень малых скоростей сдвига .

4. Магнитная жидкость типа МК1-25 обладает пластично-вязкими свойствами, которые определяются особенностями ее структуры. При обработке температурой эта коллоидная система проявляет некоторый релаксационный эффект, свидетельствующий об изменении внутренней структуры дисперсной системы .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. RaLston A.W.,Eрgenberger D.N.,Наrwood H.J.,J.Am.Сhem. Soc. 1949-V.11.-P.672-674 .

МсВаin J.W., Sierichs W.C., J.Am. Oil Chem. Soc. 1948.-V.25.- P.221-225 .

2 .

Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры, Л: Химия, 1971, 200 с .

3 .

Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей., М: .

4 .

"Наука", 1972,- 720 с .

Справочник химика. Л: Химия, 1974. Т2.- 380 с .

5 .

Фридрихстерг Д.А. Курс коллоидной химии. Л: Химия, 1974ю- 350 с. .

6 .

Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов .

7 .

М: "Химия", 1979.- 256 с .

ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОУПРУГОСТИ МАТРИЦЫ

НА КОЭФФИЦИЕНТ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ

МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

–  –  –

Фиг. 1. Зависимость вращательной вязкости МЖ от приложенного поля; кривые построены по формуле (19), значения параметра вязкоупругости p возрастают по направлению стрелки и составляют, соответственно:0, 0.3, 0,7 и 1.0 .

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (проекты 02-02-7221 и 04-02-96034) и CRDF (Award PE-009) .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Шлиомис М.И. // Успехи физ. наук. 1974. Т.112. №3. С.427–453 .

1 .

Марценюк М.А., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. // Журн. эксперим. и теор. физики. 1973 .

2 .

Т.65. №2. С.834–841 .

3. Shen J.P., Doi M. // J. Phys. Soc. Japan. 1990. V.59. No.1, P.111–117 .

Райхер Ю.Л., Русаков В.В. // Труды 10 Межд. Плёсской конференции по магнитным 4 .

жидкостям. 2002. С.221–226 .

Райхер Ю.Л., Русаков В.В. // Журн. эксперим. и теор. физики. 1996. Т.110. №5. С.1797– 5 .

1811 .

6. Raikher Yu.L., Shliomis M.I. // Advances in Chemical Physics. 1994. V.87. P.595–751 .

БИФУРКАЦИЯ ФОРМЫ КАПЛИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ПОЛЕ

–  –  –

В предлагаемой работе исследуется воздействие на каплю магнитной жидкости быстро вращающегося магнитного поля. Как будет показано в дальнейшем, в этой задаче обнаруживается ряд новых, необычных эффектов Главной особенностью задачи является наличие свободной деформируемой границы. Внешнее магнитное поле вызывает на границе дополнительный скачок давления и первоначально сферическая капля жидкости деформируется. В постоянном поле она вытягивается вдоль силовых линий с характерным гистерезисом эксцентриситета как функции напряженности поля [1]. Такая же ситуация сохраняется и в низкочастотном вращающемся поле, при условии, что характерное время релаксации формы капли мало по сравнению с периодом вращения [2]. При низких частотах капля вращается с частотой поля, а вращающий момент появляется за счет того, что длинная ось эллипсоидальной капли отстает по фазе от напряженности поля. В рассматриваемом нами случае высокочастотного поля отличие состоит в природе механических моментов, вращающих каплю. На высоких частотах вращающий момент возникает за счет неравновесного характера намагниченности, а частота вращения капли мала по сравнению с частотой поля .

Естественно было ожидать, что в быстровращающемся поле должны наблюдаться эффекты, подобные гистерезису формы в постоянном поле .

Наши эксперименты в целом подтвердили это предположение. Сплюснутый эллипсоид вращения, хорошо аппроксимирующий форму капли в полях ниже критического, с ростом напряженности поля переходил в трехосный эллипсоид, сильно вытянутый в плоскости вращения поля и сплюснутый вдоль оси вращения. Этот трехосный эллипсоид продолжал вращаться в вязкой среде с угловой скоростью порядка нескольких рад/с. Качественное отличие от случая постоянного поля состоит только в том, что в переменном поле скачкообразное изменение полуосей капли всегда сопровождается нарушением осевой симметрии. Значение магнитной восприимчивости, при которой наблюдается ветвление, также в несколько раз меньше (по сравнению с теорией для постоянного поля) .

Эксперименты выполнялись на магнитной жидкости типа магнетит в керосине, стабилизированной олеиновой кислотой. Исходная жидкость обладала статической восприимчивостью s = 24.0 и плотностью m = 1.8 кг/м3 .

Образцы жидкости с меньшей восприимчивостью приготовлялись разбавлением исходной чистым керосином и имели восприимчивость в диапазоне от

3.9 до 19.4, а плотность от 1.2 до 1.75 кг/м 3 .

Для создания условий нейтральной плавучести капель использовался бром-гидрин глицерина. Эта жидкость отличается высокой плотностью ( = 1.8) и не растворяется в углеводородах. Благодаря указанным факторам удается взвешивать капли жидкости высокой концентрации. При этом свойства поверхности капли сохраняются достаточно длительное время – в течение нескольких дней .

Добавлением дистиллированной воды плотность несущей жидкости подгонялась под плотность капли. Полученный раствор наливался в стеклянный цилиндрический контейнер. Для стабилизации положения капли в центре сосуда к верхней части раствора добавлялось небольшое количество воды. Через 1-2 дня вследствие диффузии в средней части контейнера устанавливалось распределение плотности с небольшим вертикальным градиентом. Затем в центр контейнера с помощью шприца помещалась капля исследуемой жидкости размером от 2 до 5 мм. Вращающееся магнитное поле, в отличие от [3], создавалось двумя перпендикулярными парами колец Гельмгольца, питаемых токами частотой f = 560 Гц со сдвигом фаз /2. Типичное время релаксации формы использовавшихся капель s составляло около 0,1 сек. В этих условиях частота вращения поля могла считаться большой s 1. Неоднородность поля не превышала 1% в пределах контейнера с каплей. Круговая поляризация поля контролировалась с помощью специальной измерительной катушки. Отклонение от круговой поляризации также не превышало 1%. Амплитуда поля плавно менялась от 0 до 4 кА/м .

Основные эксперименты состояли в наблюдении поведения капли магнитной жидкости во вращающемся поле постоянной частоты при изменении его амплитуды. Амплитуда поля изменялась пошагово, так чтобы форма капли успевала установиться. В отсутствие магнитного поля капля имеет форму сферы. При включении магнитного поля видимый сверху радиус капли начинает увеличиваться. Это означает, что капля приобретает форму сплюстнутого эллипсоида вращения. При этом наблюдается медленное «твердотельное»

вращение капли с малой угловой скоростью. При достижении полем некоторого критического значения осесимметричная форма капли теряет устойчивость и капля приобретает форму трехосного эллипсоида, вытянутого в плоскости вращения поля, с тремя полуосями abc. При дальнейшем увеличении амплитуды поля трехосный эллипсоид переходит в плоский диск с пичками по периметру. Это напоминает Розенцвейгову неустойчивость поверхности МЖ в нормальном к ней поле [4] .

Описываемый сценарий бифуркации формы капли зависит от величины магнитной восприимчивости жидкости. Если восприимчивость мала, 1 4, то при увеличении амплитуды поля капля всегда имеет форму сплюснутого эллипсоида вращения. Состояние трехосного эллипсоида не возникает .

Для восприимчивости жидкости в диапазоне 4 14,3 преобразование формы капли происходит через фазу трехосного эллипсоида, а эксцентриситет является однозначной функцией амплитуды поля. Капля трансформируется безгистерезисно. При больших значениях восприимчивости переход формы осуществляется путем бифуркации и сопровождается гистерезисом. Результаты измерения точек перехода для капель разной восприимчивости предBo(4)2 ставлены на рис. 1 в Рис. 1 Экспериментальные результаты исследования виде диаграммы в коустойчивости формы капли в координатах восприимчивость – число Бонда. Закрашенные квадраты соответству- ординатах восприимют увеличению поля, светлые – уменьшению. Сплошная чивость – число Бонда .

линия – результаты расчетов .

На рисунках 2 и 3 представлены результаты измерения относительных удлинений капли eb и ec в зависимости от магнитного числа Бонда Bo = G2R/0. Здесь же представлены результаты теоретического расчета этих зависимостей. Ошибка в определении Bo не превышает 7% .

Рис. 2 и 3. Результаты измерения эксцентриситетов капли в зависимости от числа Бонда. Квадраты – результаты измерений при увеличении поля и уменьшении .

Верхняя линия результаты расчета при линейном законе намагничивания, нижняя – с учетом реальной кривой намагничивания На рисунках 4 и 5 показаны результаты измерения угловой скорости вращения капли, вытянутой в трехосный эллипсоид, и капли, трансформированной в диск .

0.4

–  –  –

0.2

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Bacri J.C., Salin D. Instability of ferrofluid magnetic drops under magnetic field // J. Phys. — 1 .

1982. — V. 43, N 17. — P. L649—L654 .

Лебедев А.В., Морозов К.И. Динамика капли магнитной жидкости во вращающемся 2 .

магнитном поле // Письма в ЖЭТФ. - 1997. - Т. 65, вып. 2. - С. 150-154 .

3. Dikansky Yu.I., Bedjanian M.A., Chuenkova I.Yu., Suzdalev V.N. Dynamics of magnetic fluid drop`s shape in rotating and stationary magnetic fields // J. MMM. – 2002. – V. 252. – P .

276 - 279 .

Rosensweig R. E. Ferrohydrodynamics. — Cambridge: Univ. Press, 1985. — 344 p. Русский 4 .

перевод: Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. – Москва, Мир, 1989. – 357с .

ДВИЖЕНИЕ КАПЛИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Беджанян М.А., Закинян Р.Г., Чуенкова И.Ю., Шацкий В. П .

Ставропольский государственный университет 355029, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1. Тел: (8652)35-33-48;

E-mail: genphys@pm.stavsu.ru

–  –  –

Таким образом, в работе установлено, что изменение скорости движения капли МЖ в жидкой среде пропорционально напряженности внешнего магнитного поля в степени 4/3. Показано, что с помощью магнитного поля можно регулировать движением капли в потоке жидкости .

–  –  –

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю., Закинян Р.Г., Козуб П.А. Движение капли магнитной 1 .

жидкости в жидкой среде в магнитном поле. – Материалы 49-ой научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». Ставрополь: изд-во СГУ, 2004- С. 124-127 .

ТЕПЛО- И МАССООБМЕН

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

МАГНЕТОКАЛОРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА И ТЕПЛОЕМКОСТИ

ФЕРРИМАГНИТНЫХ НАНОСИСТЕМ

–  –  –

Необычайно многообразное воздействие магнитного поля на структуру и свойства магнитных жидкостей, искусственно созданных в 60-х годах, выдвинуло целую гамму новых проблем физического, и гидродинамического характера. Библиография работ по рассматриваемой тематике весьма обширна и начинается с работ Нойpингеpа и Розенцвейга (1964 год). В настоящее время проведены многочисленные исследования по широкому комплексу вопросов физики, гидродинамики и тепло-физике магнитных жидкостей. Однако, практически нет работ, посвященных магнетотепловым явлениям. В целом вопросы термодинамики и строения магнитных жидкостей развиты очень слабо. Магнетокалорический эффект наблюдается в магнетиках, парамагнитных солях, сплавах редкоземельных металлов. Это явление возникает при воздействии магнитного поля на вещество, обладающее магнитными свойствами. При таком воздействии вследствие изменения магнитного состояния вещества и, следовательно, его внутренней энергии выделяется или поглощается тепло. Если эти изменения происходят при условии адиабатической тепловой изоляции, то их можно наблюдать по повышению или понижению температуры вещества.

Таким образом, некоторое конечное изменение поля при идеальных адиабатических условиях изменяет температуру вещества [1]:

T = -[(Т/сн)(dМ/dТ)н] H, где Т – магнетокалорический эффект (МКЭ), Т – температура, Сн – теплоемкость при постоянном поле, (dМ/dТ)н – производная намагниченности по температуре, H – изменение поля .

Магнетокалорический эффект является основным для адиабатического охлаждения; он же вызывает нежелательные изменения температуры при экспериментах с мощными импульсными магнитными полями .



МКЭ является особенностью магнитных жидкостей. При наложении магнитного поля наряду с изменением магнитного состояния магнитной фазы происходит структурная перестройка магнитной жидкости в магнитном поле с образованием кластеров магнитных частиц, цепочечных структур и других предполагаемых новообразований, которая в свою очередь сопровождаются энергетическими изменениями. Существует ряд теоретических работ, в которых величина МКЭ связывается с природой магнитной фазы и полностью игнорируется вклад в эту величину энергетики адсорбционно-сольватационного характера, имеющего место в жидких коллоидных системах. Работ, посвященных экспериментальному изучению МКЭ, зависимости его от теплоемкости и природы компонентов магнитных жидкостей, состава магнитной фазы, температуры - нет. Считалось, что МКЭ незначителен в диапазоне температур устойчивости магнитных коллоидов. Однако, нами обнаружено значительное выделение тепла в магнитных коллоидах уже при комнатных температурах, т.е. вдали от точки Кюри, и в магнитных полях менее 1 Тл. Поэтому экспериментальное изучение МКЭ в магнитных жидкостях даст богатейшую информацию о всей совокупности их физических свойств и прольет дополнительный свет на строение магнитных жидкостей в магнитных полях. С другой стороны, изучение магнетокалорического эффекта тесно связано с рядом работ прикладного характера .

Например, идеи Розенцвейга [2] о магнитном преобразовании тепла в работу без движущихся механических частей, т.е. создание магнетокалорических, энергетических устройств, рабочим телом в которых должна быть магнитная жидкость. Van Der Voort [3] разработал концепцию устройства для ядерного космического генератора энергии. Roth, Rayk, Reinmann [4] предложили магнетокалорический насос для ядерных реакторов, для использования имеющихся сильных магнитных полей с целью утилизации тепла реактора и выработки электроэнергии. Японские инженеры разработали магнетокалорический тепловой насос для охлаждения электронного оборудования [5]. Исследователи из США изучили это применение магнитной жидкости для насоса с солнечным коллектором. Очевидно, что для подобного рода разработок необходимы фундаментальные исследования магнетокалорического эффекта и зависимости его величины от различных физических параметров .

Для исследования магнетокалорического эффекта и теплоемкости магнитных коллоидов в магнитных полях от 0 до 1 Тл. была сконструирована и изготовлена специальная микрокалориметрическая установка, представляющая собой калориметр с изотермической оболочкой. Конструкция калориметрической ячейки представлена на рис 1. Она состоит из калориметрического стакана 12 (объёмом 2 мл), выполненного из нержавеющей стали. Стакан резьбовым соединением крепится к крышке 10. Безиндукционный калибровочный нагреватель находиться в тонкостенном чехле 11 из нержавеющей выполненный из манганиновой проволоки, пропущенной бифилярно в тонкостенный чехол. В качестве датчика температуры используется полупроводниковый терморезистор марки МТ - 64 конструкции Карманова В. Г., помещённый в тонкостенный чехол 6 из нержавеющей стали. Для более быстрого ввода в тепловой режим предусмотрен теплообменник 7, изготовленный из тонкостенной трубки из нержавеющей стали диаметром 2 мм. Калориметрическая ячейка, при проведении эксперимента, помещалась в сосуд Дъюара - 8, находящийся в термостатируемой водяной рубашке – 9. Калориметрическая ячейка вместе с термостатирующими рубашками помещалась в межполюсной зазор электромагнита 13. Индукция магнитного поля в зазоре электромагнита устанавливалась от 0 до 1Тл и регистрировалась измерителем магнитной индукции Ш-1-8 класса точности 1.5 .

Рис.1. Калориметрическая ячейка .

1 – крышка со штекерным разъемом; 2 – штекерный разъем 3 – втулка;

4 – крышка внешнего стакана с силиконовой прокладкой; 5 – внешний стакан изотермической оболочки; 6 – чехол с терморезистором; 7 – теплообменник; 8 – сосуд Дьюара; 9 – стеклянная термостатируемая рубашка; 10 – крышка калориметрического стакана с силиконовой прокладкой; 11 – чехол с калибровочным нагревателем; 12 – калориметрический стакан;

13 – полюса электромагнита .

–  –  –

где QC = I2* R * количество тепловой энергии, введенной в ячейку, Дж; I – сила тока (А); R – сопротивление нагревателя (Ом); – время (с) q – масса воды в калориметрическом стакане, (г); СР – теплоемкость воды, (Дж * г-1 К-1);

Т – разность между конечной и начальной температурами в опыте, К .

Значение постоянной калориметра при 25 оС составляло 5,7839 Дж/К с погрешностью 1,0 % рассчитанной по формуле:

= ± 2 ( n (Wi)2 / n (n-1))1/2 (3) где n – число опытов не менее 8; – случайная погрешность .

Для расчёта теплоемкости использовали выражение:

QC Cp W, (4) T где Q – количество теплоты, выделившейся в калориметрическом опыте; T – изменение температуры в главном периоде калориметрического опыта с учётом поправок на теплообмен в начальном и конечном периодах; W – постоянная калориметра .

Чувствительность установки составляла 5*10 -5 0С, а точность измерения магнетокалорического эффекта 0,0001 0С .

В работе определялись теплоемкость и магнетокалорический эффект магнитной жидкости, магнитной фазой которой являлся магнетит (объемное содержание = 22 % и =10,7 %. для первого и второго образца соответственно), а также суспензий магнетита в циклогексане и воде( объемное содержание магнитной фазы 36.24% ). В качестве ПАВ в магнитном коллоиде использовалась олеиновая кислота, дисперсионной средой являлось трансформаторное масло марки МК – 8 -40 .

Исследуемые образцы суспензий и магнитных жидкостей помещались в калориметрический стакан, после чего ячейка последовательно собиралась и помещалась в термостатирующую оболочку, находящуюся в межполюсном зазоре электромагнита. После этого калориметр выводился на заданный тепловой режим .

Перед регистрацией магнетокалорического эффекта записывали первую калибровку электрическим током, затем прописывали начальный период опыта, и включали магнитное поле .

Записывали подъем температуры в результате магнетокалорического эффекта, конечный период и проводили вторую калибровку. Опыт повторяли при различных магнитных полях. Впоследствии калибровки были использованы для расчета теплоемкостей в отсутствии магнитного поля (В=0) и в поле (В0). Поправка на теплообмен рассчитывалась графической процедурой, основанной на методе Дикенсона [6] .

Результаты, полученные по методике эксперимента, представлены на рисунках 2-5 .

–  –  –

Рис. 4. Зависимость величины магнетокалорического эффекта первого и второго образцов магнитной жидкости от величины индукции магнитного поля при 25 0С

–  –  –

Рис. 5. Зависимость величины теплоемкости первого и второго образцов магнитной жидкости от величины индукции магнитного поля при 25 0С Из рис. 2,3 видно, что магнетокалорический эффект для суспензии магнетита в циклогексане и для образцов магнитной жидкости при 25 0С и в полях от 0 до 0,7 Тл. положителен и не линейно возрастает с ростом индукции магнитного поля .

В поле 0,7 Тл при температуре 25 0 С магнетокалорический эффект составляет величину ~ 0,002 0С для суспензии магнетита в циклогексане и 0,0059 0С и 0,0029 0С для первого и второго образцов магнитной жидкости соответственно (Рис. 4-5) .

Для первого образца магнитной жидкости магнетокалорический эффект заметно выше, что связано с большим объемным содержанием магнитной фазы в первом образце. Характер зависимости магнетокалорического эффекта от индукции магнитного поля для образцов магнитной жидкости аналогичен характеру зависимости для суспензии магнетита в циклогексане .

На рис. 5 представлена зависимость удельной теплоемкости от величины индукции магнитного поля образцов магнитной жидкости. Эта зависимость носит экстремальный характер. Нужно отметить, что характер зависимости удельной теплоемкости от величины индукции магнитного поля для образцов магнитной жидкости аналогичен характеру зависимости удельной теплоемкости для суспензии магнетита в циклогексане. Из рисунков видно, что при небольшом значении поля теплоемкость увеличивается, достигая максимума при В=0,284 Тл (для суспензии магнетита в циклогексане) и при В=0,31 Тл. и В=0,24 Тл. (для первого и второго образцов магнитной жидкости соответственно). Далее с увеличением магнитного поля теплоемкость уменьшается. Так как теплоемкость является структурочувствительным параметром, то ее уменьшение можно связать со структурированием магнитной жидкости и суспензии в магнитном поле .

ВЫВОДЫ Впервые экспериментально определен магнетокалорический эффект суспензии магнетита в циклогексане и образцов магнитной жидкости с различным содержанием магнитной фазы. Величина магнетокалорического эффекта положительна и составляет 0,002 0С при индукции магнитного поля 0,7 Тл. для суспензии магнетита в циклогексане и 0,0059 Тл и 0,0029 Тл для первого и второго образцов магнитной жидкости соответственно .

Величина магнетокалорического эффекта не линейно возрастает с ростом индукции магнитного поля. Зависимость магнетокалорического эффекта от индукции магнитного поля для суспензии магнетита в циклогексане будет аналогична той же зависимости для образцов магнитной жидкости .

Впервые установлено, что удельная теплоемкость суспензии магнетита в циклогексане и магнитной жидкости, находящимися в магнитном поле, отличается от теплоемкости в нулевом поле .

Установлено, что зависимость теплоемкости от величины магнитного поля для суспензии магнетита в циклогексане и для магнитной жидкости с разным объемным содержанием магнитной фазы носит экстремальный характер. При небольших значениях поля теплоемкость увеличивается, достигая максимума при В=0,284 Тл (для суспензии) и при В=0,31 Тл и В=0,24 Тл (для первого и второго образцов магнитной жидкости соответственно). С увеличением индукции магнитного поля удельная теплоемкость уменьшается, что связано со структурированием суспензии и магнитной жидкости под действием магнитного поля .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Карлин Р. Магнетохимия. - М.: Мир, 1989 .

1 .

2. Rosensweig R. E., Nestor J.W., Timmins R.S. Ferrohydrodynamic fluids for direct conversion of heat energy. - In Mater. Assoc. Direct Energy Convers. Proc.Symp.AIChE-I. Chem. Eng .

Ser. 5, p. 104-118.,1965 .

Van. Der Voort E.- Appl. Sci.Res., 20, №2, 3, p. 98-114, 1969 .

3 .

Roth J.R.,Rayk W.D., Reinman J.J. – Rep. NASA-TMX-2106, 1970 .

4 .

Matsuki H, Yamasawa K, Muracami K. –IEEE Trans. Magnetics, MAG-13, №5, p. 1143Экспериментальные методы в химии растворов: Cпектроскопия и калориметрия / Перелыгин И. С., Кимтис Л. Л., Чижик В. И. и др. - М.: Наука,1995 .

–  –  –

1. Введение Вопросы испарения магнитных жидкостей до настоящего времени мало изучены. В настоящей работе экспериментально показано, что постоянное магнитное поле существенно влияет на время испарения капель магнитной жидкости .

2. Экспериментальная установка и методика проведения измерений Капля магнитной жидкости 1 (рис. 1) с помощью шприца 2 с высоты 3 см падала на поверхность массивного нагревателя 3, выполненного из немагнитной латуни. Наблюдение за каплей проводилось визуально. В экспериментах использовали две жидкости разного состава – жидкость № 1 с плотностью 1284 кг/м3 и жидкость № 2 с плотностью 1009 кг/м3. Эти составы жидкостей считались концентрированными. Разбавленные составы получали путем добавления дистиллированной воды в состав магнитной жидкости .

Измеряли полное время испарения капель магнитных жидкостей при неизменной температуре нагревателя. Под полным временем испарения капель магнитной жидкости № 1 принимали промежуток времени между падением капли на поверхность нагревателя до момента, когда на поверхности нагревателя оставался пастообразный остаток расслоившейся жидкости. К концу испарения осадок расслоившейся магнитной жидкости, находящийся под ярким светом ламп не давал Рис. 1. Схема эксперименбликов характерных для жидких капель и до тем- тальной установки. 1 – ператур поверхности нагревателя 175С был пас- капля магнитной жидкотообразным мажущимся по поверхности незави- сти;

симо от последующего времени пребывания его 2 – шприц; 3 – массивный на горячей поверхности. Полное время испарения нагревателя; 54––фотокаменагреватель; обмотка для капель жидкости № 2 принималось как про- ра; 6 – осветитель; 7 – мамежуток времени между падением капли на по- товое стекло; 8 – катушки верхность нагревателя и временем наступления Гельмгольца .

хрупкого состояния осадка расслоившейся магнитной жидкости принимавшего окраску пепельно-серого цвета, который уже при дальнейшем пребывании на поверхности нагревателя не изменял своего вида и состояния .

3. Результаты измерений времени испарения капель магнитной жидкости без включения магнитного поля Кривые зависимости /V (время испарения единицы объема капли) от температуры нагревателя для жидкостей № 1 и № 2 представлены на рис. 2 и рис. 3, соответственно. Кривые 1, 2 и 3 на рис. 2 – кривые изменения времени испарения единицы объема капель магнитной жидкости № 1 - концентрированной, двух и четырехкратно разбавленной, соответственно при испарении без включения магнитного поля. Из рис. 2 видно, что изменение времени испарения капель разбавленной магнитной жидкости № 1 (кривые 2 и 3) происходят подобно каплям обычных жидкостей, как правило гомогенных. То есть, в интервале температур поверхности нагревателя от 100 до 110С время испарения единицы объема капель магнитной жидкости № 1 уменьшалось. При температуре 130С наблюдался взрыв капель разбавленных составов жидкостей (минимум на кривых 2 и 3 на рис. 2), при котором невозможно было измерить время их испарения. При температурах нагревателя в интервале 135-200С время испарения единицы объема капель разбавленных жидкостей с ростом температуры нагревателя возрастало. Это можно объяснить переходом от пузырькового (интенсивного) теплообмена к переходному (малоинтенсивному) режиму кипения, что увеличивало время испарения единицы объема капель магнитной жидкости № 1. Переходный режим кипения капель магнитной жидкости сменялся пленочным режимом кипения при температурах поверхности нагревателя 200С. На рис. 3 приведены кривые 1 и 2 изменения времени испарения единицы объема капель магнитной жидкости № 2 концентрированной и двукратно разбавленной, соответственно, без включения магнитного поля. Следует отметить, что не удалось получить устойчивого состава жидкости № 2 четырехкратно разбав- Рис. 2 .

ленного по сравнению с концентрированным. Как видно из рис. 3 капли разбавленного состава магнитной жидкости № 2 ведут себя аналогично каплям разбавленных составов магнитной жидкости № 1 (кривые 2 и 3 на рис. 2) .

При температурах поверхности нагревателя в интервале от 100 до 1300С время испарения единицы объема капель уменьшалось до нуля. При температуре нагревателя ~1300С происходил взрыв капель. С ростом температуры нагревателя до 2000С время испарения капель разбавленной жидкости № 2 вновь возрастало. Капли концентрированной магнитной жидкости № 2 при температурах поверхности нагревателя близких к 1300С не взрывались .

Однако при температурах нагревателя 1500С наблюдался минимум времени испарения .

4. Результаты экспериментов по изучению влияния вертикального магнитного поля на время испарения капель магнитных жидкостей Как показали эксперименты, магнитное поле существенно влияет на время испарения капель магнитной Рис. 3 жидкости. На рис. 4 представлены графики зависимости времени испарения единицы объема капель магнитной жидкости № 1 на поверхности нагревателя с температурой 110С в функции напряженности приложенного вертикального магнитного поля. Кривые 1, 2 и 3 на рис. 4 соответствуют изменению времени испарения единицы объема капель концентрированной, двукратно и четырехкратно разбавленной жидкости № 1. Из рис. 4 видно, что наиболее сильное влияние магнитное поле оказывает на концентрированную жидкость № 1 (кривая 1 на рис. 4). С увеличением интенсивности приложенного магнитного поля до 7 кА/м происходит более чем двукратное уменьшение времени испарения капли. Более сложный характер влияния магнитного поля на время испарения капель магнитной жидкости № 1 наблюдается для жидкостей двукратно и четырехкратно разбавленных. Кривая 2 (рис. 4) показывает, что время испарения капель магнитной жидкости № 1 двукратно разбавленной не монотонно изменяется во всем интервале приложенных внешних магнитных полей. В магнитной жидкости № 1 всех концентраций при повышенных температурах нагревателя наблюдается расслоение магнитной жидкости на две фракции – прозрачную и непрозрачную. Вертикальное магнитное поле, стремясь вытянуть вверх магРис. 4 .

нитную часть капли (непрозрачную фракцию капли), разрушает ее с образованием трещин. Это увеличивает площадь испарения. На характере воздействия вертикального внешнего магнитного поля на время испарения капель существенно сказывается температура поверхности нагревателя, при которой происходит испарение капель магнитной жидкости. Интенсивность испарения капель магнитной жидкости № 2 в вертикальном магнитном поле также зависит от температуры поверхности нагревателя .

На рис. 5 приведены кривые отношения времени испарения к объему капель магнитной жидкости № 2 в зависимости от интенсивности внешнего вертикально приложенного магнитного поля при температуре поверхности нагревателя 110С. Кривые 1 и 2 на рис. 5 показывают характер испарения капель магнитной жидкости № 2 концентрированной и двукратно разбавленной, соответственно. Из рис. 5 видно, что с ростом величины вертикального магнитного поля интенсивность испарения капель разбавленных составов магнитной жидкости № 2 при температуре поверхности нагревателя 110С ведет себя не моно- Рис. 5 .

тонно аналогично поведению кривых испарения капель жидкости № 1 также разбавленных составов (кривые 2 и 3 на рис. 5) .

5. Результаты экспериментального изучения влияния горизонтального магнитного поля на время испарения капель магнитных жидкостей Горизонтальное магнитное поле также значительно влияет на время испарения капель магнитных жидкостей № 1 и № 2. На рис. 6 приведены кривые изменения отношения времени испарения к объему капель жидкости № 1 в горизонтальном магнитном поле при температуре поверхности нагревателя 110 0С. Кривые 1, 2 и 3 построены для капель магнитной жидкости № 1 концентрированной, двукратно и четырехкратно разбавленной, соответственно. Как следует из рис. 6 (кривая 1) наибольшее влияние горизонтальное магнитное поле оказывает на время испарения капель концентрированной магнитной жидкости. При приложении горизонтального магнитного поля напряженностью 13 кА/м, время испарения капель концентрированной магнитной жидкости уменьшается почти в два раза. В магнитном поле 4 кА/м наблюдается увеличение отношения времени испарения к объему капель двукратно разбавленной магнитной жидкости № 1. С ростом напряженности магнитного поля до 7 кА/м Рис. 6 .

время испарения капель двукратно разбавленной магнитной жидкости уменьшается. Кривая 3 на рис. 6, где показано изменение отношения времени испарения к объему капель четырехкратно разбавленной магнитной жидкости № 1 в горизонтальном магнитном поле, показывает уменьшение времени испарения этих капель, достигаемое наложением горизонтального магнитного поля напряженностью 7 кА/м. С увеличением напряженности магнитного поля интенсивность испарения капель четырехкратно разбавленной жидкости возрастает. Влияние горизонтального магнитного поля на отношение времени испарения к объему капель магнитной жидкости № 2 при температуре поверхности нагревателя 1100С приведено на рис. 7. Кривые 1 и 2 соответствуют временам испарения капель концентрированной и двукратно разбавленной магнитной жидкости № 2. На кривых 1 и 2 на рис. 7 в магнитном поле 7 кА/м наблюдается локальный минимум интенсивности испарения капель магнитной жидкости № 2 .

Выражаем благодарность РФФИ за поддержку раРис. 7 .

боты. Грант № 02-01-00694 .

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В МАЛЫХ ОБЪЕМАХ

МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ НА НАГРЕТОЙ

ПОВЕРХНОСТИ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Симоновский А.Я .

Ставропольский государственный университет 355014, Ставрополь, ул. Пушкина, 1, E-mail: stavsu@stavsu.ru Институт механики МГУ 117192, Москва, Мичуринский пр., 1; E-mail: l111@imec.msu.ru Зубенко Е.В., Кобозев М.А .

Ставропольский государственный аграрный университет 355014, Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, E-mail: mich_kobozev@mail.ru

–  –  –

Зубенко Елена Васильевна в 1988 г. окончила Ставропольский сельскохозяйственный институт по специальности «механизация сельского хозяйства». Опубликовала 7 научных работ. В настоящее время является старшим преподавателем кафедры технологии и сопротивления материалов Ставропольского государственного агроуниверситета .

–  –  –

1. Введение Изучаются процессы испарения капель магнитных жидкостей, изготовленных по разной технологии и стабилизированных разными поверхностно-активными веществами (ПАВ) .

2. Описание методики экспериментов На нагретую поверхность из немагнитного материала падала капля магнитной жидкости. Проводилось наблюдение за поведением капли как без магнитного поля, так и при наличии горизонтального и вертикального относительно поверхности нагревателя переменного магнитного поля .

Для фиксирования отдельных моментов процесса испарения капля фотографировалась фотокамерой при виде сверху .

В экспериментах использовались два типа магнитных жидкостей МЖ1 и МЖ2 на водной основе, изготовленных с использованием различных поверхностно-активных веществ. Жидкость МЖ1 обладала плотностью 1284 кг/м3 и намагниченностью насыщения Мs = 25 кА/м. Жидкость МЖ2 обладала плотностью 1009 кг/м3 и намагниченностью насыщения Мs = 20 кА/м .

Эти составы жидкостей считались концентрированными. Жидкости подвергались разбавлению дистиллированной водой в два и четыре раза – двух и четырехкратно разбавленные составы жидкостей МЖ1 и МЖ2 .

3. Поведение капель МЖ1 на поверхности нагревателя при различной его температуре без магнитного поля Эксперименты показали, что при температурах поверхности нагревателя порядка 100C, и выше в каплях двукратно и четырехкратно разбавленных МЖ 1 происходит расслоение магнитной жидкости .

Процесс расслоения существенно зависит от температуры поверхности нагревателя, концентрации магнитных частиц в жидкости, а также от величины и направления магнитного поля относительно поверхности нагревателя .

Обнаружено, что при расслоении капель разбавленных МЖ1 образуется гелеобразный сгусток темно-коричневого цвета, окруженный Рис. 1. Фотография капли (вид слоем прозрачной жидкости и имеющий форму сверху) четырехкратно разбавленного состава магнитной жидсплющенного шара. Фотография этого состоя- кости № 1 на поверхности ния капли приведена на рис. 1. нагревателя при температуре В первые секунды пребывания капли 110С без магнитного поля на поверхности нагревателя на поверхности сгустка МЖ1 появляются тонкие, более темного цвета, по сравнению с цветом всей капли, змеевидного очертания полоски – хаотически расположенные в отсутствие магнитного поля трещины на поверхности сгустка. По-видимому, можно говорить о переходе магнитной жидкости в гелеобразное или жидкокристаллическое состояние .

При контакте капли с поверхностью нагревателя вначале испаряется жидкая прозрачная оболочка капли. Одновременно с испарением жидкой оболочки увеличивается степень раскрытия трещин-разломов на ее поверхности. Это зафиксировано на фотографии рис .

2. Затем испарение происходит уже с поверхности темного сгустка капли, как с его гладких участков, так и с поверхности разломов, что, несомненно, сказывается на времени испарения капель. К концу испарения осадок имеет консиРис. 2. Фотография капли (вид стенцию гелеобразной густой смазки .

сверху) четырехкратно разВозникновение подобных структур в бавленной жидкости № 1 магнитных жидкостях с увеличением темпера- на поверхности нагревателя туры до сих пор не было описано. Однако в кол- при температуре 110С лоидной химии хорошо известны лиофильные без магнитного поля .

дисперсные системы, например, мицеллярные дисперсии ПАВ. В таких дисперсиях наряду с отдельными молекулами присутствуют коллоидные частицы (мицеллы) - ассоциаты молекул ПАВ. Достаточно высокая степень ассоциации молекул в мицеллах позволяет рассматривать их как частицы иной, по сравнению с молекулярным раствором, фазы .

При достаточно большом содержании ПАВ в системе подвижность мицелл уменьшается и происходит их сцепление. При этом образуется объемная сетка – коагуляционная структура (гель) с характерными для таких структур механическими свойствами: пластичностью, прозрачностью, тиксотропией. При дальнейшем удалении дисперсионной среды гель переходит в твердую макрофазу – кристалл мыла .

По-видимому, аналогичные процессы мицеллообразования: возникновение геля, и, далее, перехода геля в твердую макрофазу происходит в МЖ1 при ее нагреве. При помещении на горячую поверхность нагревателя капля МЖ1 уже в первые секунды нагревается до температуры образования мицелл .

При дальнейшем увеличении температуры капли, вода из магнитной жидкости испаряется, концентрация ПАВ увеличивается и происходит образование гелеобразного сгустка, который и виден на фотографиях (рис. 1-2). Однако молекулы поверхностно-активного вещества в магнитных жидкостях связаны с диспергированными в них магнитными частицами. Поэтому, образующиеся мицеллы и гель состоят не только из молекул ПАВ, но и из магнитных частиц .

4. Поведение капель магнитной жидкости МЖ1 на поверхности нагревателя в переменном горизонтальном магнитном поле Поведение капель двух и четырехкратно разбавленной МЖ1 в переменном магнитном поле, направленном вдоль поверхности нагревателя, существенно изменяется по сравнению с их поведением без магнитного поля .

В момент попадания капли жидкости на поверхность нагревателя, также как и в отсутствии магнитного поля, происходит расслоение капли. В объеме капли образуется гелеобразный сгусток темного цвета, покрытый тонким слоем прозрачной жидкости. Вид капли в первые доли секунды помещения ее на нагретую поверхность мало отличается от изображенного на рис. 1. В процессе испарения на поверхности капли начинают формироваться трещины. В отличие от их хаотической ориентации в отсутствии магнитного поля в переменном магнитном поле они ориентируются перпендикулярно направлению поля. Это отображено на рис. 3. Линии поля лежат в плоскости рисунка и меняют свое направление слева направо. Трещины на рис. 3 видны на поверхности капли в виде змеевидных линий более темного цвета, чем цвет основной массы сгустка. Из рисунка видно также, что эти трещины ориентированы вертикально. В процессе испарения капли характер распределения этих трещин на поверхности сгустка становится вновь хаотичным, что зафиксировано на фотографии (рис. 4) .

–  –  –

Существенный интерес представляет вид осадка капли жидкости к концу испарения (рис. 5). Видно, что осадок испарившейся капли заметно структурирован. Снаружи он окаймлен тонким сплошным кольцом, внутри этого кольца видны хлопьеобразного характера вкрапления, которые в своей массе образуют обладающий симметрией рисунок .

5. Поведение капель магнитной жидкости МЖ1 на поверхности нагревателя в переменном вертикальном магнитном поле Особенный интерес вызывает поведение капель двух и четырехкратно разбавленной МЖ1 в переменном магнитном поле вертикально направленном по отношению к поверхности нагревателя .

В первые секунды по- Рис. 5. Фотография капли (вид падания капель на поверхность нагревателя их сверху) четырехкратно разбавповедение совпадает с ранее описанным в ленной жидкости № 1 на подругих режимах. На поверхности образовав- верхности нагревателя при температуре 110С в переменном шегося в капле сгустка начинают формиромагнитном поле 4…5 кА/м ваться трещины, которые, в отличие от трещин, наблюдавшихся в горизонтальном переменном магнитном поле, теперь имеют характер концентрических окружностей, что показано на рис. 6. К концу испарения структура осадка обладает выраженной симметрией, что отражено на фотографии (рис. 7). Видно, что снаружи капля окаймлена сплошным кольцом. Внутри этого кольца образуются концентрически расположенные кольца, сформировавшиеся в виде хлопьев спекшихся магнитных частиц и остатков ПАВ. А при испарении и высыхании капли концентрированной жидкости образуются пространственные губчатые структуры .

–  –  –

Введение Изучение процессов нагревания магнитной жидкости в переменном магнитном поле представляет интерес как для приложения к расчетам теплового режима работы различных магнитожидкостных устройств в переменном магнитном поле, так и как отдельное физическое явление, которое может быть использовано для различных целей. Например, большой интерес вызывает использование магнитной жидкости для локального нагрева злокаче

–  –  –

Заключение Если выполняется условие (24), сравнение выражений (20) и (27) позволяет определить, сравнимое ли влияние на нагрев магнитной жидкости в переменном магнитном поле оказывают неравновесное намагничивание и токи Фуко, или влиянием одного из этих явлений можно пренебречь. Следует отметить, что при стремлении частоты колебаний магнитного поля к бесконечности плотность потока энергии от поля к жидкости за счет неравновесного намагничивания стремиться к некоторому пределу, а плотность потока энергии за счет токов Фуко неограниченно возрастает пропорционально квадрату частоты .

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 04-01-00078 .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Jordan, A, Scholz, R, Wust, P, Fahling, H, Krause, J, Wlodarczyk, W, Sander, B, Vogl, T, & Felix, R: Effects of magnetic fluid hyperthermia (MFH) on C3H mammary carcinoma in vivo Int. J. Hyperthermia 1997, 13(6): 587–605 .

Гогосов В.В., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. Гидродинамика намагничивающихся жидкостей // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. — М.: ВИНИТИ, 1981. — Т.16. — С.76–208 .

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. — М.: Наука, 1986. — 736 с .

3 .

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ

МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ

МИКРОКАПЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Дроздова В.И., Кушнарев В.В., Шагрова Г.В .

Северо-Кавказский государственный технический университет 355029, Российская Федерация, Ставропольский край, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2. E-mail: ist@stv.runnet.ru Влияние температуры на магнитные жидкости, содержащие микрокапельные агрегаты, может приводить к полному или частичному растворению агрегатов при нагревании и к повторному их образованию при охлаждении .

Изменение дисперсного состава магнитных жидкостей приводит также к изменению оптических, магнитных и электрических свойств. Однако несмотря на то, что содержащие микрокапельные агрегаты магнитные жидкости в последние годы рассматривались в большом количестве работ, температурные зависимости межфазного натяжения на границе раздела микрокапельный агрегат – окружающая жидкость () изучены недостаточно. Вязкость микрокапельных агрегатов () также является малоизученным параметром. Для определения используются методы, основанные на регистрации статических деформаций микрокапельных агрегатов в постоянном магнитном поле [1], определение вязкости основано на динамических характеристиках деформации при скачкообразном включении [2] или скачкообразном отключении поля [3] .

В данной работе исследовано влияние температуры на параметры и .

Образцы магнитных жидкостей типа «магнетит в керосине», содержащие сферические микрокапельные агрегаты размером 110 мкм, получены при температуре 293 K по методике, описанной в работе [4]. Концентрация твердой фазы в образцах составляла 1,3 - 2%, магнитная проницаемость микрокапельных агрегатов i ~ 50, окружающей их жидкости e ~ 1. В слоях толщиной до 40 мкм образцы оптически прозрачны. Величина в различных исследованных образцах составляла от 2*10-7 Н/м до 20*10-7 Н/м. Изменение формы микрокапельных агрегатов во всех исследованных образцах в постоянном поле носит гистерезисный характер, аналогичный описанному в работе [1]. Когда напряженность магнитного поля меньше критического значения H1, агрегат принимает форму вытянутого вдоль поля эллипсоида вращения с отношением осей a/b 2. При Н H1 происходит скачкообразное удлинение и агрегат приобретает форму тела вращения с заостренными концами и отношением a/b 10. При уменьшении напряженности внешнего магнитного поля переход от сильного удлинения к удлинению, при котором a/b 2 происходит в критическом поле Н2 H1 .

–  –  –

Рисунок 4. Зависимость удлинения микрокапельных агрегатов от 40H2R/ при 293 К .

На рисунке 5 показана та же, что и на рисунке 4, зависимость а/b от параметра 40H2R/, полученная при температуре 293 К после нагревания до температуры 323 К и последующего охлаждения образца в течение 10 часов. Из результатов, представленных на рисунках 4 и 5, следует, что длительное нагревание приводит к увеличению площади петли гистерезиса. Причиной этого является необратимое уменьшение межфазного натяжения в данном образце до значения = 3,6*10 -7 Н/м .

При увеличении поля резкий скачок величины а/b при Н=Н1 сохраняется для всего диапазона изменения температуры. Значения Н1 при увеличении температуры снижаются незначительно, изменение параметра 40H2R/ представлено на рисунках 4 и 5 .

Выдержка образцов при температуре 323 K в течение 10 часов приводит к необратимому изменению агрегатов, их форма вне поля отличается от сферической, способность обратимо деформироваться оказывается утраченной. Для образцов такого типа, полученных при комнатной температуре путем разбавления концентрированных магнитных жидкостей растворами олеиновой кислоты в керосине, длительное нагревание необратимо разрушает микрокапельные агрегаты .

–  –  –

Рисунок 5. Зависимость удлинения микрокапельных агрегатов от 40H2R/ при T= 293 К Взаимосвязь между пороговой деформацией микрокапельных агрегатов в магнитном поле и характером рассеяния света образцами магнитных жидкостей, которые содержат микрокапельные агрегаты, установлена в работах [3,4] .

Появление анизотропного рассеяния света для всех образцов носит пороговый характер, причем значение напряженности магнитного поля, при котором оно появляется, совпадает с критическим полем H1. Исчезает анизотропное рассеяние, когда поле уменьшается до величины Н=Н 2. Динамические характеристики удлинения микрокапельных агрегатов также связаны с динамикой изменения светорассеяния при включении и выключении поля [3]. Экспериментально установлено, что после экспозиции образцов, содержащих микрокапельные агрегаты, в слабом поле в течение времени ~10 секунд резкое выключение поля сопровождается экспоненциальным уменьшением интенсивности рассеянного света по закону J/Jоexp[-(t-to)/о]. Если время выдержки образцов в поле to и напряженность поля Н H1 выбрать таким образом, чтобы дисперсный состав жидкости не изменялся, то можно определить гидродинамическое время деформации микрокапельных агрегатов о .

Согласно [2] R Влияние температуры на анизотропное рассеяние света приводит к уменьшению интенсивности и к ускорению спада интенсивности после выключения поля. Так как магнитные жидкости содержат полидисперсные агрегаты, то динамика рассеяния света характеризуется некоторыми усредненными параметрами. Оценки вязкости, полученные по значениям составляют: при Т= 295 К, = 0,47 Па*с ; при температуре Т = 301 К, = 0,27 Па*с; при температуре Т= 323 К, = 0,08 Па*с. Таким образом, при повышении температуры эффективная вязкость микрокапельных агрегатов уменьшается .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Bacri J.C., Salin D. Instability of ferrofluid magnetic drops under magnetic field //J.PhysiqueLETTRES. 1982. V.43. P.L-649 .

2. Bacri J.C., Salin D. Dynamics of Shape Transition of Magnetic Ferrofluid Drop.//J.PhysiqueLETTRES. 1983. V.44. P.L-415 .

3. Drozdova V.I., Shagrova G.V. Dynamics of optical scattering on ferrofluid agglomerate magnetic drops //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1990. V.85, P.93 .

Дроздова В.И., Скибин Ю.Н., Шагрова Г.В. Исследование структур разбавленных магнитных жидкостей по анизотропному светорассеянию //Магнитная гидродинамика .

1987. №2. С.63 - 66 .

Шагрова Г.В., Дроздова В.И., Кушнарев В.В. Влияние температуры на деформацию капельных агрегатов МЖ в магнитном поле. //Сборник научных трудов «10-я юбилейная международная Плесская конференция по магнитным жидкостям», Плес, Россия, сентябрь 2002. с. 286 -289 .

О ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ

МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

–  –  –

Проводится групповая классификация возможных состояний анизотропных магнитных жидкостей. Выводятся неравенства, связанные со слабой гиперболичностью системы уравнений адиабатического движения структурированных магнитных жидкостей. Установлена неустойчивость всех анизотропных состояний. В общем случае указаны неравенства для производных внутренней энергии изотропной магнитной жидкости. Рассматривается равновесный фазовый переход, связанный с образованием коллоидных агрегатов .

1. Слабые разрывы

Возможность распространения в сплошной среде слабых разрывов можно рассматривать как условия устойчивости среды по Гиббсу [1]. Состояние среды считается адиабатическим. Таким образом, используя длинноволновое приближение при достаточно больших временах протекания процессов, мы пренебрегаем всеми диссипативными процессами, как связанными с высшими производными, типа вязкости и теплопроводности среды, так и процессами релаксации ориентации и намагниченности. Опуская анализ вмороженных разрывов энтропии, будем считать течение изэнтропическим .

Пусть система уравнений движения среды и поля допускает вариационную формулировку с достаточно гладким лагранжианом, где — искомые функции, пространственных переменных,, и времени. Нижние индексы означают производные. Пусть функции допускают разрыв вторых производных на некоторой поверхности с единичным вектором нормали, движущейся со скоростью. Тогда скачки производных равны,, .

Соотношения, определяющие величины имеют вид Устойчивисть среды определяется как условие существования ненулевого решения системы (1) относительно, которое позволяет найти скорость разрыва .

Рассмотрим квазистационарное магнитное поле, адиабатически взаимодействующее с идеальной средой при отсутствии зарядов и токов, так что. Тогда лагранжиан можно представить в виде где. Искомыми функциями считаются потенциал и — лагранжевы координаты точек среды, — декартовы эйлеровы .

Скорость среды имеет компоненты, где матрица дисторсии, а плотность массы. Плотность внутренней энергии, включая энергию поля, является скаляром, составленным с помощью метрического тензора из указанных производных искомых функций путем сверток по индексам. По индексу должны быть проводены свертки с тензорами, определяющими симметрию среды, лагранжевы компоненты которых вместе с предполагаются постоянными (тензоры вморожены в среду) .

2. Симметрия анизотропных магнитных жидкостей

Рассмотрим классификацию анизотропных жидкостей, взаимодействующих с магнитных полем, в рамках теории афинной симметрии сплошных сред, ограничиваясь непрерывными подгруппами группы — множества линейных преобразований лагранжевых переменных (материальная симметрия), сохраняющих объем. Полная классификация таких групп приведена в [2] .

Будем предполагать, что при отсутствии электромагнитного поля среда обладает полной симметрией изотропной жидкости. В этом случае энергия неструктурированной жидкости, инвариантная относительно группы, имеет вид При сужении симметрии возникают две возможности, связанные с инвариантностью относительно двух 6-параметрических групп (нумерация по таблице 2.1 работы [2]), которые имеют следующие наборы инвариантов Тензор представляет собой вмороженный ковектор, а — вмороженный вектор, причем. Эти объекты определяет симметрию среды с изотропно плоскими (смектики) и вытянутыми структурными элементами (нематики), соответственно .

Для 5-параметрической группы симметрии имеем инварианты что отвечает анизотропным смектикам. На этом классификация поляр изующихся и намагничивающих жидкостей заканчивается. Среды с другими 5-параметрическими группами и более низкой симметрией будут иметь анизотропию уже без магнитного поля, и их следует отнести к жидким или твердым кристаллам .

Отметим, что чисто метрические инварианты всех указанных групп симметрии совпадают и сводятся к, определяющему плотность. Это позволяет сказать, что именно эти группы описывают процессы структурирования жидкостей в магнитном поле. При этом, вообще говоря, возможны фазовые переходы из изотропного состояния в изотропно смектическое или нематическое, а затем в смектически-нематическое, если эти состояния устойчивы .

Ясно, что фактически все результаты переносятся и на модели электрически поляризующихся жидкостей (см. [3], где приведены необходимые формулы для смектического и нематического случаев) .

3. Устойчивость изотропных сред

Нельзя быть заранее уверенным в устойчивости материала, обладающего достаточно большой группой симметрии. Как показывает исследование [4], например, все материалы, обладающие 4-параметрическими (но не выше) группами материальной симметрии, во всяком случае при отсутствии электромагнитного поля, неустойчивы, то есть фактически не могут существовать. Вопрос, как ведут они себя в электромагнитном поле, остается пока открытым .

Вообще, вывод условий, необходимых и достаточных для устойчивости среды, является сложным, что связано с недостаточным развитием теории биквадратичных форм. До сих пор даже не известен полный набор неравенств для изотропной теории упругости с 3-параметрической ортогональной группой материальной симметрии [1]. Чтобы продемонстрировать метод исследования, рассмотрим сначала вопрос об устойчивости изотропных сжимаемых магнитных жидкостей. Такого рода неравенства для изотермически поляризующихся сред известны [5] .

Пусть внутренняя энергия равна, где. Тогда система (1) принимает вид

–  –  –

Для устойчивости среды неравенство (4) должно выполняться при всех значениях вектора. Если рассмотреть левую часть неравенства как дробнолинейную функцию на отрезке, где, то полный список условий устойчивости будет иметь вид ( )

–  –  –

Здесь и нормированы аналогичным образом .

;, Неравенство (5) должно выполняться для любых единичных ортогональных векторов и при остальных фиксированных величинах, меняющихся в известных пределах. Отметим, что при и неравенство (5) обращается в равенство при любых, и. Исследуем малую окрестность этой точки в пространстве векторов и .

Рассмотрим ортонормированный базис В этом базисе с точностью до малых второго порядка

–  –  –

Подставляя эти разложения в неравенство (5), сокращая на и затем отбрасывая члены второго порядка малости, получим неравенсто Ясно, что неравенство (6) может быть всегда выполнено, только если т. е. если среда является изотропной .

5. О структурировании магнитных жидкостей Хорошо известны как феноменологические модели описания структурированного состояния магнитных жидкостей [6], так и схемы численного моделирования и расчеты процесса агрегирования намагниченных коллоидных систем [7]. При наложении магнитного поля сначала начинается образование линейных структур типа цепочечных агрегатов (нематическая стадия), которые трансформируются затем либо в кольца, либо в близкие к ним фигуры (смектическая стадия). Результирующий магнитный момент кластера в виде замкнутого кольца приближается к нулю, что позволяет объяснить большое запаздывание роста намагниченности по сравнению с кривой Ланжевена (Р. Чантрелл и др., 1982 [7]) .

С точки зрения макроскопического подхода к описанию данного процесса в целом указанные линейные и кольцевые струкуры не могут находиться во вполне упорядоченном состоянии и образуют скорее конгломерат, близкий по свойствам симметрии к изотропной жидкости .

Известна модель перехода решетчатого газа коллоидных частиц в жидкое состояние, описывающая процесс агрегирования в магнитном поле (К. Сано, М. Дои, 1983 [7]). Приведем, основываясь на теории фазовых переходов первого рода, одну такую макроскопическую модель, описывающую, в частности, равновесие обычной и агрегированной фаз магнитной жидкости в магнитном поле .

Пусть внутренняя энергия (зависимость от энтропии или температуры мы опускаем) имеет вид где,,,, — некоторые положительные постоянные, — параметр порядка, связанный, например, с концентрацией агрегатов .

Динамические свойства такой модели могут быть изучены обычными методами, в частности с учетом процесса релаксации параметра порядка [8] .

Приведем только формулы, отвечающие наличию двух равных минимумов по параметру порядка, которые имеют место при и. При этом квадрат магнитного поля .

Неравенства п.3 дают, в частности, соотношение что выполняется при

–  –  –

Таким образом, в первом случае величина вектора уменьшается по сравнению с исходным состоянием, когда, но он остается параллельным, а второе неравенство (7) отвечает изменению направления на противоположное, или антиферромагнитному состоянию среды .

Работа поддержана грантом РФФИ № 02-01-00694 .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Годунов С.К. Элементы механики сплошной среды. — М.: Наука, 1978. — 304 с .

1 .

Голубятников А.Н. Симметрии сплошных сред. — Успехи механики, 2003, том 2, 2 .

№ 1. — С. 126–183 .

Голубятников А.Н. Условия устойчивости анизотропных жидкостей, взаимодействующих с электромагнитным полем. — Сборник докладлв VII Междун. научн. конфер .

"Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей", СПб:

СПГТУ, 2003. — С. 75–78 .

Голубятников А.Н., Калугин А.Г. Об устойчивости несжимаемых сплошных сред с высокой аффинной симметрией. — Вестн. Моск. ун-та, сер. 1: Математика. Механика, 1996, № 2. — С. 59–62 .

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. — М.: Наука, 1982. — 5 .

624 с .

Кирюшин В.В. Структурирование магнитных жидкостей. — Докл. АН СССР, 1983, том 6 .

272, вып. 6. — C. 1535–1539 .

Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости. — М.: Мир. 1993. — 272с .

7 .

8. Golubiatnikov A. N., Izotov D. E. Relaxation model of orientational phase transition in fullerite C60 // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2002, vol. 63, issue 10. P. 1883–1888 .

КАПИЛЛЯРНЫЙ РАСПАД ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ

КОНФИГУРАЦИИ ДВУХ ВЯЗКИХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ

МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

–  –  –

Капиллярный распад цилиндрической оболочки из сильно вязкой жидкости, покрывающей тонкую нить и окруженной снаружи воздухом, привлекал внимание исследователей, начиная с XIX века[1]. Примером подобных систем [1,2] является, в частности, природный объект – один из видов свежей паутины .

Феррогидродинамический аналог [3-6] классических экспериментов [1] ярко демонстрирует эффективность применения градиентного магнитного поля для управления процессом капиллярного распада цилиндрического слоя магнитной жидкости, покрывающего длинный токонесущий проводник круглого сечения. По сравнению с экспериментами с обычными жидкостями [1,2] на магнитную жидкость при наличии электрического тока в проводнике дополнительно действуют направленные к оси симметрии объемные магнитные силы. За счет модификации проводившихся ранее экспериментов с немагнитными жидкостями (путем создания гидроневесомости для слоя магнитной жидкости [3,4]) толщину слоя можно варьировать в широком диапазоне .

Теоретический анализ наблюдавшегося в экспериментах [3,4] стабилизирующего воздействия магнитного поля (индуцируемого протекающим по проводнику электрическим током) на капиллярный распад цилиндрической конфигурации, состоящей из вязких магнитной и немагнитной жидкостей, наиболее просто проводится в рамках модели, представляемой цилиндрическим слоем невязкой невесомой магнитной жидкости, окруженной газом [4-6]. Применение такой схематизации для реально исследованной в экспериментах системы из двух вязких жидкостей одинаковой плотности позволило вычислить критическое значение магнитного числа Бонда Bom (равное единице), разделяющее случаи устойчивости Bom 1 и неустойчивости Bom 1 .

Теоретическое исследование неустойчивости окруженных газом предельных форм цилиндрического слоя – тонкой жидкой оболочки на токонесущем проводнике и сплошного жидкого цилиндра, находящегося в магнитном поле с круговыми силовыми линиями, привело к выводу [4, 6], что во всем диапазоне 0 Bom 1 различие между длинами волн наиболее быстро растущих гармоник (определяющих характерный размер капель, образующихся в результате капиллярного распада исходной конфигурации) составляет менее 2% .

В данной работе исследован капиллярный распад коаксиальной конфигурации в случае, когда разделенные в начальный момент времени цилиндрической границей несмешивающиеся магнитные жидкости имеют одинаковые плотности и вязкости .

Рассматривается сплошной слой покоящейся магнитной жидкости постоянной толщины d, покрывающий прямой цилиндрический проводник радиуса c, по которому протекает постоянный ток I, индуцирующий магнитное поле H. Снаружи слой окружен несмешивающейся магнитной жидкостью, внешняя граница которой находится достаточно далеко от поверхности слоя. Предполагается, что обе жидкости являются ньютоновскими и имеют одинаковый коэффициент динамической вязкости и одинаковую плотность, в то время как их магнитные восприимчивости 1, 2 (соответственно у внутренней и внешней жидкостей) различны и зависят лишь от модуля вектора напряженности магнитного поля, причем 1 H 2 H .

Введем цилиндрическую систему координат r,, z, ось z которой совпадает с осью проводника, и обозначим через e r, e, e z единичные векторы, соответствующие координатным линиям r,, z .

При таком выборе системы координат поверхность раздела находящихся в состоянии гидростатического равновесия жидкостей описывается уравнением r a, где a c d, а магнитное поле азимутально H r He и в занятой жидкостями области r c имеем H I 2 r .

В экспериментах, как известно [3-6], статическая конфигурация, о которой шла речь выше, реализуется лишь в тех случаях, когда магнитное число I 2 1 2 Бонда Bom 0 4 2 a 1 ; здесь - коэффициент H H a поверхностного натяжения, а 0 4 107 м1 магнитная постоянная .

При уменьшении Bom (легко реализуемого уменьшением I ) до значений, меньших единицы, цилиндрическая поверхность раздела становится неустойчивой и сплошной цилиндрический слой внутренней жидкости распадается на отдельные капли, нанизанные, подобно бусинам, на токонесущий проводник .

Сформулируем в линейной постановке задачу о вызываемом (в случае Bom 1 ) силами поверхностного натяжения совместном осесимметричном движении несмешивающихся жидкостей, когда форма их границы раздела представляет слабодеформированную в продольном направлении цилиндри

–  –  –

На поверхности проводника (при r c ) должны выполняться условия непроницаемости и прилипания, а на поверхности раздела (в линейной постановке при r a ) - кинематическое условие:

ur c, z, t 0, uz c, z, t 0, ur a, z, t (5) t Далее исследовано поведение с ростом времени решения системы дифференциальных уравнений (3), (4) (при учете (2)), удовлетворяющего условиям (5).Переход от уравнения движения (4) к уравнению, описывающему диффузию вихрей, и введение функции тока Стокса r r, z, t существенно упрощают анализ .

Задача сводится к исследованию поведения частных решений, пропорциональных exp i k z t, где i мнимая единица, k задаваемый вещественный параметр (волновое число), а функция k подлежит нахождению. При нахождении частных решений, с помощью которых представляется функция, применялся операционный метод, базирующийся на использовании преобразования Ханкеля по переменной r [12] .

В работе выведено дисперсионное соотношение D, k 0. Использование модифицированного уравнения движения позволило записать дисперсионное соотношение в виде равенства нулю определителя третьего порядка, в то время как в рамках стандартной формулировки аналогичной задачи об устойчивости соответствующий определитель имеет седьмой порядок .

Аналитически найден корень дисперсионного соотношения, описывающий предельный режим развития неустойчивости, когда в общем балансе инерционных, вязких, капиллярных и магнитных сил вклад инерционных сил пренебрежимо мал по сравнению с вкладом вязких сил. Такой режим капиллярного распада реализуется при больших числах Онезорге Oh d 1 2 1, причем линейная стадия развития неустойчивости в этом случае характеризуется [9] масштабом времени v a, где d a 1 - безразмерная толщина слоя .

Показано, что толщина первоначально цилиндрического слоя, заключенного между поверхностью проводника и поверхностью раздела вязких магнитных жидкостей, оказывает заметное влияние на характерный размер капель, образующихся в результате капиллярного распада слоя. Так, например, в случае Bom 1, Oh 1 при изменении безразмерной толщины слоя в диапазоне 0.05 0.99 увеличение составляет около 20%. По сравнению с капиллярным распадом слоя невязкой магнитной жидкости, покрывающего токонесущий проводник и окруженного снаружи газом [3-6], в рассматриваемом случае формируются более крупные капли .

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 02-01-00694), оказываемой одному из соавторов (В. Коровину) .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Бойсъ Ч.В. Мыльные пузыри. С.-Петербургъ: Издание Л.Ф.Пантелеева, 1894. 134 с .

1 .

2. Goren S.L. The instability of an annular thread of fluid // J. Fluid Mech. 1962. Vol. 12. Pt.2 .

P.309-319 .

3. Архипенко В.И., Барков Ю.Д., Баштовой В.Г., Краков М.С. Устойчивость цилиндрической свободной поверхности намагничивающейся жидкости // ДАН БССР. 1979. Т.23 .

№ 4. С.341-343 .

4. Архипенко В.И., Барков Ю.Д., Баштовой В.Г., Краков М.С. Исследование устойчивости неподвижного цилиндрического столба намагничивающейся жидкости // Изв. АН СССР. МЖГ. 1980. № 4. С.3-8 .

5. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989. 357 с .

6. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989 .

239 с .

7. Баренблатт Г.И., Черный Г.Г. О моментных соотношениях на поверхностях разрыва в диссипативных средах // ПММ. 1963. Т.27. Вып.5. С.784-793 .

8. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. М.: Наука, 1983. 528 с .

9. Коровин В.М. Капиллярная неустойчивость цилиндрической поверхности раздела феррожидкостей в магнитном поле с круговыми силовыми линиями // ЖТФ. 2001. Т.71 .

Вып.12. С.16-25 .

10. Коровин В.М. Капиллярный распад взвешенной нитевидной капли вязкой магнитной жидкости в продольном магнитном поле // ЖТФ. 2002. Т.72. Вып.10. С.22-32 .

11. Kazhan V.A., Korovin V.M. Capillary instability of a cylindrical interface of viscous magnetic and nonmagnetic fluids subjected to an axial magnetic field // JMMM. 2003. Vol. 260 .

P.222-230 .

12. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.:

Наука, 1973. 736 с .

ПРИМЕНЕНИЕ

МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

В МЕДИЦИНЕ И БИОЛОГИИ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФЕРРИМАГНИТНЫХ КОЛЛОИДОВ

С БАКТЕРИЯМИ

–  –  –

При использовании ферриколлоидов (ФК) как антимикробного препарата, для лечения инфекционных заболеваний, необходимо определить, чем вызвана и как долго будет сохранена чувствительность бактерий к этому соединению. Многие коллоиды благотворно влияют на жизнедеятельность металлофильных бактерий и, следовательно, появление устойчивости или, например, генерации в среду ионов железа, способствующего размножению и увеличению активности микобактерий туберкулеза, может свести на нет их ценность как лекарственных средств. Как лекарственные вещества, используемые в качестве антимикробных агентов, ФК должны обладать способностью избирательно взаимодействовать и повреждать бактериальные клетки или концентрироваться на их мембране [1-35]. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют о том, что некоторые микроорганизмы более чувствительны к воздействию ФК, чем животные клетки. Чем вызван выраженный эффект избирательности в отношении ряда бактериальных клеток до сих пор неизвестно .

В эксперименте использовались свежие бактериальные культуры Staphylococcus aureus. Несколько колоний из чашек Петри с агаром высевали в 20 мл сахарного бульона и инкубировали 18 ч при температуре 37 С. После этого бактерии центрифугировали (2000 g, 15 мин) и отмывали в фосфатном буферном растворе (рН 7,4). Затем осадок бактерий ресуспендировали до концентрации 108-109 колонийобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл, измеряемой спектрофотометрически (СФ-46) .

Коллоидные частицы магнетита получали соосаждением солей двух и трехвалентного железа в избытке щелочи [8]. Стабилизацию коллоидов магнетита осуществляли ультразвуковой обработкой по технологии [9] .

Электронную микроскопию проводили на аппарате JEM-100C (Япония), перед этим бактерии 2-3 раза отмывали в физрастворе .

В зависимости от времени инкубации количество ФК, связанных с бактериальной клеткой, возрастало. При минутной экспозиции имеет место адагуляция отдельных частиц и агрегатов, состоящих из 100-1000 частиц магнетита. В случае перемешивания смеси в МП наблюдается только гетеровзаимодействие клеток с конгломератами .

На поверхности микроорганизмов видимые повреждения не заметны, химический состав дисперсионной среды близок к исходному .

При достаточно малой толщине пленки h, разделяющей частицы магнетита и клетку, и большой разнице в размерах R r, причем при кривизне поверхности К= 1/R = 106 см-1, силу Fm можно рассматривать на примере взаимодействия сферической частицы с плоской поверхностью:

F = A a/6 h2 где а - размер частицы, А - постоянная Гамакера .

Ухудшение смачивания водой гидрофильной поверхности микроорганизма приводит к изменению распределения сил действующих в мембране. Локальное значение капиллярного давления на подложку в зоне смачивания [18]:

f = (R) K, где К = 1/Ro - локальная кривизна переходной зоны. При кривизне поверхности пленки К = 106 см-1 поверхностное значение не зависит от кривизны. Так как размер бактериальной клетки R = 10 cм, то её поверхность можно рассматривать как плоский слой. Поверхностное натяжение в мембране о 70 дин/см [19]. Тогда f 70 10 = 7 10 дин/см, величина которого больше на два порядка, гидростатического давления в системе (р 100 дин/см ) и совпадает по значению с атмосферным давлением .

В магнитном поле Земли, Н ~ 0,5-1 Гс, частицы магнетита обладают энергией Н ~ кТ, где 103 – 104 Б - магнитный момент частицы ( Б - магнетон Бора), кТ- тепловая энергия. Доказано [22], что эта энергия достаточна, для того чтобы влиять на равновесную ориентацию спинов электронов или атомов, и тем самым прямо может воздействовать на биосинтез клеточной стенки. Однако, этой энергии и даже энергии приобретенной частицей в МП, индукцией 1000 Гс, недостаточно для повреждения клеточной стенки .

Магнитная восприимчивость ВДЧ магнетита велика, по сравнению с их электрической поляризуемостью. Поэтому, при расчете ван-дерваальсовских взаимодействий частиц с клеткой необходимо учесть вклад от супермагнитных флуктуаций магнитного момента. Подобные расчеты, сделанные для больших расстояний между взаимодействующими объектами, h 100 нм, показали, что взаимодействие сводится к отталкиванию [23] .

Клеточная стенка бактерий повреждается под действием коллоидного магнетита во многих местах. Явление прорыва тонких пленок подчиняется статистическим закономерностям и характеризуется средним временем жизни пленки [24]. Вероятно, при благоприятных внешних условиях дефекты в мембране непрерывно возникают, но быстро регенерируют. Разрушение твердого материала, по данным [25], можно рассматривать как термический процесс распада структур. Согласно этим представлениям, распространенным также на разрушение адсорбционных слоев биополимеров [26], за счет температурных флуктуаций преодолевается энергетический барьер Uо, уменьшающийся в результате действия механического напряжения.

Процесс разрушения зависит от величины и длительности действия сил, возникающих в мембране:

Uo - P = 2,3 k T (lg – lg 0 ) где Uo - начальная энергия активации разрыва, - структурная постоянная, Р -напряжение разрыва, - время от начала воздействия нагрузки до разрыва, 0 - постоянная, которая задается мгновенной упругой реакцией .

Для биополимеров 0 примерно равна 10 -12с, структурная постоянная

– 5*10-24 м3, энергия активации процесса разрыва связей Uo порядка 2*10 -19Дж .

В исследуемых случаях, при соотношении 10 4-105 частиц магнетита на микробное тело время дезинтеграции бактериальной мембраны с ~ 104 с .

Тогда определяемое по формуле (1) значение напряжения Р, способствующего разрыву, при температуре 300 К Р=(Uo–кТ Iп с/ 0)/ 104Дж/м3 или Р = 104 (Н/м2) Рассмотренный термофлуктуационный механизм не осуществим если эффективная энергия активации (Uo – Р) стремиться к нулю. При этом разрыв мембраны возможен без тепловой флуктуации Р=Uo/ 4*104 Н/м2 Необходимо оценить, какой из этих механизмов разрушения бактериальной мембраны является определяющим в исследуемой системе .

Натяжение Т в мембране радиуса Р (19/: Т=Rf/2) .

Подставляя значения R и f, имеем Т = 35 дин/см. По данным работы [27], если в мембране эритроцита имеется натяжение сдвига больше (2/8)10-2 дин/см, то в ней возникают пластические течения. При этом, относительное удлинение увеличивается экспоненциально в течение 5-20 минут. Процесс завершается разрушением мембраны. Проводя аналогию, можно предположить, что для разрушения бактериальной стенки также достаточно натяжения в поверхностном слое мембраны Т~0,1 дин/см. То есть, при частичной дегидратации поверхности микроорганизма с островковыми пленками воды имеются условия для необратимого разрушения материала мембраны .

Биофизический подход к проблеме взаимодействия коллоидных частиц и бактериальных клеток позволяет выдвинуть ряд соображений относительно механизмов повреждения клеточной стенки. В исследуемом подходе доминирует механизмы, связанные с существованием тонких пленок воды на поверхности клетки. Изменение активности и структурной упорядоченности молекул связанной воды при адагуляции магнитных частиц может обусловить локальные напряжения, которые при длительном воздействии приведут к дезинтеграции бактериальной мембраны и гибели клетки .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Табагуа М.И., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С. Изучение микроструктуры и магнетизма 1 .

на поверхности модифицированных малых частиц магнетита. Тбилиси: ГрузНИИНТИ, № 120Г-84 Деп. 14 с .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Берия В.П., Вольтер Е.Р., Табагуа М.И. Магнитные 2 .

жидкости – управляемые регуляторы биоэнергетических процессов. Труды IV Всесоюзн.межуниверситетской конференции по биологии клетки. Тбилиси: ТГУ, 1985 .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Электронные поверхностные состояния 3 .

в частицах феррофазы магнитных жидкостей. Тез.докл. IV Всесоюзн. Конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИЭИ, 1985 г .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Магнитные жидкости и регуляция биоэнергетических процессов. Тез.докл. II конференции по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми: ГИСХ, 1985 .

Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С. Санеблидзе Л.Г., Хабурзания Г., Автоколебательные 5 .

электрохимические процессы в магнитных жидкостях. Тез.докл. III Всесоюзн. совещания по физике магнитных жидкостей. Ставрополь, 1986 .

Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Влияние защитных оболочек и кислорода на микроструктуру дисперсных частиц магнитных жидкостей. В кн.: Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986, с. 35-43 .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Закарая К.А., Вольтер Е.Р. и др. Исследование адсорбционных свойств магнитных жидкостей медицинского назначения. Тез.докл. XII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Саласпилс: ИФ АН Латв.ССР, 1987, т.4 .

Алехин В.П., Вольтер Е.Р., Гальченко Ю.Л. Исследование ферромагнитного резонанса 8 .

в коллоидах магнетита. М.: Деп.ВИНИТИ № 8692-В 88.8с .

Ахалая М.И., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С. Изучение свойств магнитных жидкостей 9 .

методом ЭПР-спектроскопии. Тез.докл. V Всесоюзн. конференции по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1988 .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Табагуа М.И. К вопросу о структуре 10 .

магнитной жидкости. Тез.докл IV Совещания по физике магнитных жидкостей. Душанбе: ТГУ, 1988 .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Экспериментальное исследование и моделирование динамики магнитных жидкостей в организме. В кн.: Биокибернетика и биофизика. Тбилиси: Мецниереба, 1989, с. 8-28 .

Ахалая М.И., Бибик Е.Е., Вольтер Е.Р., Грибанов Н.М., Какиашвили М.С., Наумов В.Н .

12 .

Принципы моделирования транспорта магнитной жидкости в организме. Тез.докл. III конференции по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989 .

Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Нечепуренко Э.А., Чавчанидзе М.Г. Получение и использование магнитных жидкостей с легированной феррофазой. Тез.докл .

XIII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Саласпилс: ИФ АН Латв.ССР, 1990 .

Ахалая М.И., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С. Фрактальные агрегаты в фероколлоидах .

14 .

Тез.докл. V Всесоюзн.совещания по физике магнитных жидкостей. Пермь, 1990 .

Ахалая М.И., Бибик Е.Е., Вольтер Е.Р., Грибанов Н.М., Какиашвили М.С., Наумов В.Н .

15 .

Капиллярные и термофлуктуационные эффекты при адагуляции коллоидного магнетита на бактериальной стенке. Тез.докл. IV Всесоюзн.конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1991 .

16. Ahalaya M.G., Kakiashvili M.S., Volter E.R. Investigation of the mechanism of magnetic fluid interactions with biological structures. Fifth international conference on magnetic fluids .

Abstracts. Riga, 1989, p 266-267 .

17. Ahalaya M.G., Kakiashvili M.S., Volter E.R. Antiinflammatory effects on magnetic fluid .

Sixth international conference on magnetic fluids. Abstracts. Paris, 1992 .

18. Kakiashvili M.S., Volter E.R. Influence of protective shells and oxygen on the microstructure of magnetic particles in magnetic fluids. Fluidmex, 1989, v 18. № 6. P 72-77 .

19. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Берия В.П., Закарая К.А., Табагуа М.И., Вольтер Е.Р .

Способ получения магнитной жидкости для биологических исследований А.с. № 1185804. Гриф «Т» .

20. Вольтер Е.Р., Табагуа М.И., Берия В.П., Какиашвили М.С. Способ определения количества жизнеспособных клеток бактерий. A.с. № 1400283. ДСП .

21. Ахалая М.Г., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Способ получения магнитной жидкости .

A.с. № 1403795. ДСП .

22. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Табагуа М.И., Берия В.П. Способ определения уровня активности фагоцитоза лейкоцитов. A.с. № 1403796. ДСП .

23. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Табагуа М.И. Способ получения коллоидного раствора магнетита. А.с. № 1405600. ДСП .

24. Ахалая М.И., Берия В.П., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С., Табагуа М.И. Способ моделирования токсической гепатопатии. Б.И., 1991, № 6. А.с. № 1628075 .

25. Ахалая М.И., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С., Сургуладзе Б.Г., Эмухвари Д.Г. Способ моделирования асептического перитонита. Б.И., 1991, № 18. А.с. № 1649595 .

26. Ахалая М.И., Берия В.П., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С., Какубава В.В. Способ моделирования иммунодефицитного состояния. А.с. № 1681669. ДСП .

27. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Берия В.П., Вольтер Е.Р. Способ моделирования гиперкоагулемии. Б.И., 1992, № 3. Ф.с. № 1707618 .

28. Ахалая М.И., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С., Какубава В.В., Табагуа М.И. Способ моделирования нефропатии. Заявка № 4902948/14 (005968). Полож.решение от 21.06.91 .

29. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Хачатрян Р.М. Способ индикации анаэробных бактерий в биологическом материале. А.с. № 1757323. ДСП .

30. Ахалая М.И., Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р., Дзидзигури Д.Ш., Какиашвили Я.М .

Способ получения коллоидного раствора магнетита. А.с. 1817443. ДСП .

31. Ахалая М.И., Берия В.П., Вольтер Е.Р., Какиашвили М.С., Санеблидзе Л.Г. Способ моделирования эпителиоидной гранулемы. Заявка № 4939672/14 (044208). Полож.решение от 03.01.92 .

32. Вольтер Е.Р., Глущенко Н.Н. Физико-химические аспекты применения магнитных жидкостей в экспериментальной биомедицине // Сб.научн.трудов IX международной Плесской конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭИ. 2000. С.349-351

33. Вольтер Е.Р., Какубава В.В., Кикория А.Д., Будник М.Н., Губин В.В. Применение коллоидного магнетита для модуляции биологического действия электромагнитного излучения КВЧ-диапазона. Материалы Российской конференции. Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях. М. Слово, 2000 .

Т. 1. С. 98-99 .

34. Kakubava V.V., Kikoria A.D., Volter E.R. In heterointeraction of purnient round microbes and colloidal magnetite particles, lntern. Symp. Magn. Carricers. Biol. Clin. Appl. – ISMC9

99. Abstracts. Wubian. China 1999 .

СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ЗАМЕЩЁННЫХ ФЕРРИТОВ

ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

–  –  –

Магнито-жидкостная гипертермия злокачественных опухолей (МЖГ) – быстро развивающийся и привлекающий всё большее внимание, метод в экспериментальной онкологии[1]. Однако, в числе прочих, нерешённой остаётся на сегодняшний день задача поддержания определённой температуры (в диапазоне 45-47C) в течение сеанса МЖГ, а также, мониторинга температуры в опухоли. Сейчас эта задача может быть решена, путём создания магнитных наночастиц с температурой магнитного перехода (температурой Кюри, Т С), равной температуре, необходимой для гипертермического лечения. Сейчас в качестве магнитного агента в МЖГ используются наночастицы магнетита (Fe3O4, ТС = 585C), стабилизированные различными покрытиями, (например, декстрановым)[2].

Известны различные системы ферритов-шпинелей типа:

Ф’xФ”1-xFe2O4 и Ф’xФ”1-x[Fe2-yФ”’ y] O4 (0 x 1; 0 y 2), Ф’ и Ф” – двухвалентные ионы таких металлов, как Zn, Mn, Mg, Cu и т.п., Ф”’ – трёхвалентные, чьи магнитные свойства (в т.ч. и Т С) широко варьируются в зависимости от состава и размеров, и которые, подобно нано-частицам магнетита, также могут быть получены методом химического соосаждения)[3]. Таким образом, вероятно существует возможность создания наночастиц и магнитной жидкости для МЖГ с терапевтически-подходящей (45-47C) ТС. Относительно недавно уже были получены магнитные жидкости с Т С ~78оС, предназначенные, однако, не для медицинских, а для технических целей [4] .

В связи со сказанным выше проводится работа по синтезу и исследованию свойств нано-частиц марганец-цинковых гадолиний- замещённых ферритов различного количественного состава, как потенциальной кристаллической фазы магнитной жидкости с низкой Т С. Целью работы является поиск оптимального количественного соотношения (ионного распределения) компонентов системы феррита для достижения наиболее низкой ТС .

Методом химического соосаждения были получены наночастицы ферритов следующих составов:

–  –  –

Контроль полученных образцов проводился методом рентгенофазового анализа (ДРОН УМ-1 с применением CoK излучения, =0.1789 нм), проводился контроль состава для исключения многофазности образцов. Результаты анализов подтверждают наличие одной фазы шпинельной структуры, а также, средний размер кристаллов (из ф-лы Шерера) 7-10 нм .

Брутто-формулы полученных образцов ферритов уточнялись по данным атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно - связанной плазмой (ICP-AES) .

–  –  –

Измерения температурных М(Т) (рис.1) и полевых М(Н) зависимостей магнитного момента нанокристаллов проводились с помощью вибрационного магнитометра PARC-155 (Princeton Applied Research, США). Температурные зависимости магнитного момента имеют типичный для суперпарамагнитных (размером 10 нм) материалов вид .

Таким образом, синтезирован ряд образцов нанокристаллов ферритов с размерами частиц 10 нм, среди которых ферриты с Т С в диапазоне +70С ТС 100С (на рис. - №12, №6, №4, №11) .

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 02-01-00694 .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Jordan A. et al., Magn. Magn. Mater. 2001. - 225:118-126 .

Брусенцов Н.А. и др., Хим.-Фарм. Ж. 2000. - т. 34, №4, с. 38 – 44 .

2 .

Левин Б.Е. и др. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. - М., 1987 .

4. R.V. Upadhyay et al., J. Magn. Magn. Mater. 1999. - 201:129-132 .

ТЕХНОЛОГИИ ИНДУКЦИОННОЙ ГИПЕРТЕРМИИ

ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

–  –  –

Большинство злокачественных опухолей растет очень быстро. Введение традиционных противоопухолевых препаратов лишь слегка тормозит их распространение в организме больного. Непосредственно гипертермия индуцирует первичные, обратимые эффекты в клетках и тканях. Чтобы помочь организму справиться с такими опухолями, применяют фагоцитируемые формы противоопухолевых препаратов [1-4], магнитоуправляемые противоопухолевые препараты (МПП) [2-21] регионарную индукционную гипертермию (ИГ) опухолей [11-12,15]. В качестве МПП применяют декстранферрит (ДФ) [1-21] и суспензии ДФ, содержащие сенсибилизаторы [14-21], антибиотики и алкилирующие агенты [3-6, 8,9, ]. Основные усилия при разработке новых технологий ИГ направлены на оптимизацию термической гомогенности в объеме опухоли [10-13]. Для этого необходимы: более совершенные системы термометрии и МПП с температурой точки Кюри (ТС) +44 – +54оС, устройства для доставки, распределения и фиксации МПП в опухоли .

Магнитные жидкости (МЖ) на основе МПП представляют собой водные суспензии частиц ферримагнетиков с размерами, много меньшими, чем магнитный домен (1 - 10 нм) [3-10]. Удельная абсорбция энергии переменного магнитного поля (УАЭ, Вт/мг Fe) этих частиц определяется методом измерения скорости повышения температуры. На практике для местной гипертермии ограниченных объемов требуются УАЭ 50 - 120 мВт/г. Необходимая концентрация феррита в опухоли 5 мг/мл. При достижении равномерного распределения частиц МЖ по объему опухоли величину выделенной энергии можно регулировать путем введения определенных количеств феррита на 1 мл опухоли [11-15]. Для логического завершения данной серии исследований разработана технология Термомагнитохимиотерапии опухолей (Т-МХТ), которая отличается от Термомагнитодинамической терапии опухолей (Т-МДТ) прибавлением золя сарколизина [6] к золю декстранферрит + фотосенс (ДФ+ФТС) [14,17 -21] .

Технология Термо-магнитодинамической терапии опухолей (Т-МДТ) заключается в следующем: мышам BDF1 весом 18-21 г, разводки вивария ГУ РОНЦ им Н.Н. Блохина РАМН, вводят под кожу клетки лимфоцитарной лейкемии Р388 по 5х10 5-1х106 кл/мышь в стерильном 0,9% растворе хлорида натрия в объеме 0,05 – 0,1 мл. На 3 - 4 сутки после прививки лимфоцитарной лейкемии Р388, когда диаметр опухолей достигает 0,30-0,33 см (объем 2,7-3,3 см3), опухоли пальпируются. Через 6 суток мышам вводят в опухоли 100 - 300 мкл золя, содержащего декстранферрит и фталосенс или декстранферрит и фотосенс. Соотношения вводимых компонентов: декстранферрит 50 - 120 мг, фталосенс 1 - 4 мкг, или фотосенс 2 - 6 мкг. Каждую мышь размещают в устройстве для индукционного нагрева опухолей [12], ориентируют опухоль в неоднородном постоянном магнитном поле с индукцией 0,1 – 0,2 Тл и с градиентом 0,005 - 0,15 Тл/см так, чтобы она была коаксиальна силовым линиям неоднородного постоянного магнитного поля, и выдерживают 3 - 9 минут. Далее опухоль подвергается воздействию переменного магнитного поля (частота 880 кГц, индукция 7 кА/м, мощность 0,15 кВт), которое проходит при этом через термостатирующий слой воды с постоянной температурой [10-13]. Феррит индукционно нагревается и возбуждается сенсибилизатор [14, 17-20] (фталосенс), через 9 - 15 мин. температура опухоли повышается до +42С - +45С. Опухоль выдерживают в этих условиях 30 мин. После завершения нагрева измер яют температуру в прямой кишке (она не должна превышать +37 оС). Через каждые 1 - 3 суток процедуру термомагнитодинамической терапии опухолей повторяют, всего от 3 до 6 раз .

Критериями оценки противоопухолевого эффекта являются: торможение роста опухоли (ТРО), рассчитанное по формуле ТРО=[(V контрVопыт)/Vконтр]х100%, где Vконтр и Vопыт - объем опухоли соответственно в контрольной и опытных группах; средняя продолжительность жизни (СПЖ) и увеличение продолжительности жизни (УПЖ), вычисленное по формуле УПЖ=[(СПЖопыт - СПЖконтр)/СПЖконтр]х100% .

Биологически значимым эффектом считают ТРО50%, УПЖ25%. Все полученные данные обрабатывают статистически по рекомендованным критериям, за достоверные принимают различия при 0,05. Температуру определяют с помощью спиртового и электрического термометров. Идентичные опыты на других группах мышей повторяют 3 раза с перерывом в 1 неделю .

Результаты, полученные в опытах, суммируют с последующим усреднением .

Преимущества и оригинальность развиваемых технологий демонстрируются таблицами 1 - 3 .

Таблица 1 .

Противоопухолевый эффект разрабатываемого способа Т-МХТ на подкожную форму лимфоцитарной лейкемии Р388 в зависимости от вида однократной терапевтической процедуры, включающей:

внутриопухолевую инъекцию:1) 0,9% NaCl; 2) фталосенс;

3) декстранферрит; 4)фталосенс + декстранферрит; 5)фталосенс + декстранферрит + сарколизин; фиксацию в неоднородном постоянном магнитном поле с последующим воздействием переменного магнитного поля

–  –  –

Таблица 1 показывает, что уменьшение объема опухолей и увеличение средней продолжительности жизни (УПЖ) мышей возрастает до 180% и превосходит результаты прототипа на 30 % .

–  –  –

* Суммарная глубина залегания опухоли=(расстояние от центра опухоли до поверхности кожи)+(толщина слоя керамики, стекла, воды, полимерного покрытия, находящихся между центром опухоли и центром медного проводника индукционной катушки). Таблица 2 показывает, что противоопухолевый эффект разрабатываемого способа на подкожную форму лимфоцитарной лейкемии Р388 не зависит от глубины залегания опухолей. Разрабатываемый способ позволяет успешно лечить опухоли, расположенные на любой глубине тканей животного. Этим подтверждается преимущество разрабатываемого способа перед известными .

Таблица 3 .

Противоопухолевый эффект разрабатываемого способа Т-МХТ на подкожную форму лимфоцитарной лейкемии Р388 в зависимости от вида однократной терапевтической процедуры, включающей:

внутриопухолевую инъекцию: 1) 0,9% NaCl; 2) фотосенс;

3) декстранферрит; 4) фотосенс + декстранферрит; 5) фотосенс + декстранферрит + сарколизин, фиксацию в неоднородном постоянном магнитном поле с последующим воздействием переменного магнитного поля

–  –  –

Относительный объем опухоли = (средний объем опухоли в каждой группе)/(средний объем опухоли в 1 группе) .

Таблица 3 показывает, что уменьшение объема опухолей и увеличение средней продолжительности жизни (УПЖ) мышей возрастает до 160% и превосходит результаты прототипа на 40 % .

Выводы Разработаны технологии: идукционной гипертермии, магнитодинамической, термо-магнитодинамической терапии опухолей и термомагнитохимиотерапии опухолей с применением методики внутриопухолевого введении и магнитной фиксации in vivo золей декстранферрита, раствора фталосенса и золей их комбинаций: декстранферрит + фталосенс, декстранферрит + фотосенс, декстранферрит + фталосенс + сарколизин с последующей выдержкой 30 мин в температурном интервале +37 - +45С в магнитном поле при 0,88 МГц. Преимущество разработанных технологий индукционной гипертермии злокачественных опухолей над известными заключается в том, что индукционное нагревание декстранферрита, возбуждение фталосенса, фотосенса и сарколизина в опухоли происходит избирательно на любой глубине в тканях млекопитающего и сопровождается быстрым уменьшением объема опухолей и длительными ремиссиями .

Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ №02-01-00694 и Правительства Москвы

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Брусенцов Н.А., Бухман В.М., Кикоть Б.С. и др. Синтез и изучение противоопухолевой 1 .

активности фагоцитируемого конъюгата 5 фторурацила с альбумином // Хим.-Фарм .

Ж., 1981, N 8, 58 - 65 .

Брусенцов Н.А., Преображенская М.Н., Иванов А.В. и др. Состав для определения параметров магнитного поля. //Авт. свид. СССР N 946546, Бюлл. изобр. N 28, с. 21, 1982 .

Брусенцов Н.А. Возможности и перспективы применения транспортных и магнитоуправля емых депоформ противоопух. преп. // ЖВХО им. Д.И. Менделеева 1987, т. 32, N5, с. 562 - 569 .

Брусенцов Н.А., Лыков В.В. Управляемые композиционные материалы в биологии и 4 .

медицине // ЖВХО им. Д.И. Менделеева 1989, т. 34, N 5, с. 566 - 572 .

Брусенцов Н.А., Глазкова Т.Ю., Яворская Н.П., Юрченко Н.Я. Противоопухолевая активность композиций цитостатиков с декстранферритом при введении мышам с лейкозом Р388 //Экспериментальная онкология 1990, т. 12, N 6, с. 59, 60 .

Брусенцов Н.А. От сарколизина к алкерану // Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева .

6 .

1991, т. 36, N3, с. 353 - 355 .

Брусенцов Н.А., Лукашевич М.В., Гогосов В.В., Магнитные и физико-химические аспекты технологии магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика 1994, т.30, N2, с .

215 - 218 .

Брусенцов Н.А. Принципы создания композитных управляемых противоопухолевых 8 .

препаратов// Хим.-Фарм. Ж. 1996, N 9, с. 3 - 11 .

Брусенцов Н.А., Гогосов В.В., Лукашевич М.В. Физические и химические критерии 9 .

ферримагнетиков для биомедицинских целей //Хим.-Фарм. Ж. 1996, N 10, с. 48 - 53 .

Брусенцов Н.А., Брусенцова Т.Н., Сергеев А.В. Шумаков.Л.И. Ферримагнитные жидкости, ферро- и ферримагнитные суспензии для радиочастотной индукционной гипертермии опухолей // Хим.-Фарм. Ж. 2000, т. 34, №4, с. 38 - 44 Брусенцов Н.А., Барышников А.Ю. и др. Способ индукционной гипертермии в эксперименте //Патент РФ №2203111 от 17.07.2001 .

Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Брусенцова Т.Н. и др. Устройство для индукционной 12 .

гипертермии в эксперименте.// Патент РФ 22211713 от 17.07.2001 .

Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Брусенцова Т.Н. и др.Магнито-жидкостная, регионарная индукционная гипертермия саркомы // Хим.-Фарм. Ж. 2002, 36, № 3, 8 - 10

14. Brusentsov N. A., Komissarova L. Kh., et al. Evaluation of ferrifluds containing fotosensitizer for the AC magnetic field action to the tumor cells in vitro // (2002) J. European Cells and Materials V. 3, Supl. 2, 2002, 70-73 .

15. N.A. Brusentsov, V.V. Gogosov, T.N. Brusentsova, et al. Evaluation of ferrimagnetic fluids, ferri- and ferromagnetic, suspensions for the site specific radiofrequency-induced hypertherrmia of МХ11 sarcoma cels in in vitro // J. Magn. Magn. Mater. 225 (2001) 113 - 117 .

Брусенцов Н.А., Брусенцова Т.Н. Создание биологических препаратов для диагностики 16 .

и терапии онкологических больных. // Вестник Онкологического научного центра им .

Н.Н. Блохина РАМН 2002, № 4, 44-56 .

17. Brusentsov N. A., Filinova E.Yu., et al., Ferrifluds cytotoxicity excitation by an AC magnetic field // Magnetohydrodynamics 38 (2002) № 4, 399-408 .

18. Brusentsov N. A., Nikitin L.V., Brusentsova T.N., et al. Magnetic fluid hiperthermia of the mouse experimental tumor // J. Mag. Magn. Mat. 252, (2002) 378-380 .

19. Брусенцов Н.А., Комиссарова Л.Х.; Брусенцова Т.Н. и др. Повышение цитотоксичности фотогема в переменном магнитном поле // Хим.-Фарм. Ж. 2003, 37, № 6, 10-15 .

20. N.A. Brusentsov, A.V. Reshetnickov, E.Yu. Filinova, et al, Photosensitizer containing ferrifluids excitation by AC magnetic field. //International Workshop on Recent Advances in Nanotechnology of magnetic fluids (RANMF-2003), New Delhi, India, 182-185 .

21. N.A. Brusentsov, V.D. Kuznetsov, T.N. Brusentsova et al, Magnetisation of ferrifluids and effects of intracellular deposition of ferrite nanoparticles.//Abstracts ICM 2003, Roma, Italy July 27- August 1, p. 756. Article in press avilable online at www.sciencedirect.com (science@direct) (www.elsevier.com/locate/jmmm) .

ПРОБЛЕМЫ ГИПЕРТЕРМИИ

–  –  –

Для повышения эффективности полномасштабной терапии рака, уменьшения числа неоперабельных опухолей, которые не поддаются лечению из-за технических проблем, разрабатываются новые препараты и технологии [1 - 20]. Исследования по регионарной гипертермии, включающие нагревание опухолевых тканей до +43 – +45С, явились основой этого направления в терапии онкологических заболеваний [1; 2]. Мы разработали магнитные жидкости на основе наночастиц декстранферрита (ДФ), которые использовали при магнито-жидкостной регионарной индукционной гипертермии [3-12; 15; 19] и электромагнитном возбуждении фотосенсибилизаторов, применяемых при фотодинамической терапии [16; 20]. Наночастицы ДФ, в полученных нами магнитных жидкостях (МЖ), имели ЛД50 5 г/кг при рН 7,4 на мышах и низкую токсичность на других экспериментальных животных [7]. МЖ, содержащие алкеран (АН) и противоопухолевые антибиотики [13-15], проявили цитостатическую активность на ряде экспериментальных мышиных опухолей [14] и на спонтанной опухоли собак [15].Известны способы гипертермии, при которых деструкция опухолевых клеток достигается повышением температуры опухоли до +44 – 45 оС [11;

19]. Известен способ общей гипертермии, при котором повышают температуру всего тела до +43 оС с последующим поддержанием этой температуры 120 мин при одновременном охлаждении головы [18] .

При генерализованных формах рака, для полного уничтожения опухолевых клеток в организме требуется одновременный нагрев тела и опухоли до 45 оС с последующим поддержанием этой температуры в теле больного в течение времени, необходимого для деструкции всех опухолевых клеток, либо термохимиотерапия, при которой суммируется эффект цитостатических препаратов с эффектом гипертермии .

Технической проблемой гипертермии in vivo, которую предстоит решать в новом тысячелетии, является необходимость полной деструкции опухолевых клеток в организме млекопитающего .

Целью работы явилось определение применимости магнитных жидкостей на основе ДФ, содержащих алкеран, в решении проблем гипертермии на примере технологии магнито-жидкостной регионарной индукционной термохимиотерапии карциномы Эрлиха на мышах BDF1 в ПерМП на частоте 0,88 МГц, при индукции 9,3 кА/м и мощности 0,15 кВт .

40 Мышам BDF 1 весом 18-21 г, разводки вивария ГУ РОНЦ им .

Н.Н. Блохина РАМН, имплантировали под кожу правой лопатки клетки карциномы Эрлиха от 5х10 5 до 1х106 кл/мышь в стерильном 0,9% растворе хлорида натрия, имеющего рН 7,4, в объеме 0,05 – 0,1 мл, в соответствии с рекомендациями [17]. На 3 - 4 сутки после прививки карциномы Эрлиха опухоли пальпировали, когда диаметр опухолей достигал 2,1-3,0 мм мышей разделили на 4 равные группы. Объем каждой опухоли вычислили как V=0,5(ln 2), где V – объем опухоли, l – длина, n 2 площадь. Опыты проводили через 6-9 дней, когда объем опухолей, достигал 2,8 – 3,1 см 3. Магнитную жидкость 100 - 300 мкл, полученную на основе ДФ (содержание Fe2O3 36 мг; АН – 4 мкг; рН 6,6; +15 мВт; Ms 7,5 кА/м; УАЭ 240 Вт/г Fe) медленно тонкой иглой вводили в опухоли с четырех сторон (инфильтр ация опухоли) мышам 2, 3 и 4 групп. Причем, в 3 и 4 группах, сразу после инфильтрации опухоли, МЖ концентрировали в опухолевой ткани нео днородным постоянным магнитным полем (НПМП) путем размещения и выдержки мыши в течение 3 – 6 минут в центре постоянного SmCo магнита (50х50х20 мм, индукция 0,2 Тл, градиент 0,015 Тл/см). Внутритканевую концентрацию ДФ в опухоли определяли атомно-адсорбционным методом [10], концентрацию АН – тонкослойной хроматографией [13]. Первая группа мышей, контрольная, получала 300 мкл 0,9% раствора хлорида натрия в виде внутриопухолевых инфильтраций .

Каждую мышь 2 группы, сразу после инфильтрации МЖ в опухоли, и каждую мышь 3 и 4 групп, сразу после концентрирования МЖ в опухоли, помещали в непроводящие электричество оболочки. Размещали в стеклянной водяной рубашке (внутренний диаметр 24 мм; длина 400 мм), расположенной в катушке индуктивности (внутренний диаметр 60 мм; длина 200 мм; 0,88 МГц, 9,3 кА/м, 0,15 кВт) [3, 4, 11, 19]. Через рубашку пропускали воду из проточного термостата (температура +37С) и включали генератор переменного магнитного поля. Процедуры магнито-жидкостной термохимиотерапии числом от 1 до 9, длительностью 30 мин, интервал 3 суток, проводили в течение 36 дней, как представлено в таблице 1. Температуру опухоли и прямой кишки измеряли электрическим термометром перед термохимиотерапией и сразу после термохимиотерапии. Одновременно с нагревом измеряли температуру опухоли спиртовым термометром, приклеенным к выбритой поверхности кожи, покрывающей опухоль [5; 11]. Статистический анализ проводили по рекомендациям [17] .

Температура опухоли во 2 группе при индукционном нагреве в ПерМП повышалась медленно; в 3 и 4 группах температура повышалась быстро и через 9 мин достигала +44С. Температура в центре опухоли продолжала постепенно подниматься выше +45С и у некоторых мышей наблюдались признаки перегревания кожи, покрывающей опухоль. Если сеанс магнито-жидкостной термохимиотерапии продолжался 33 минуты, температура кожи, покрывающей опухоль превышала +45С, и у некоторых мышей появлялись признаки обширного ожога. Поэтому процедура нагрева при термохимиотерапии в последующих опытах продолжалась не более 30 мин. В противоположность этому температура в прямой кишке и в опухоли, без ДФ, оставалась между 36 и 39С .

В первой и второй группах объем опухоли у каждой мыши устойчиво повышался без признаков регрессии. В противоположность этому, в 3 и 4 группах наблюдалось уменьшение объема опухоли, начиная с первого дня лечения. Опухоли не прощупывались у 6 мышей 4 группы. Из 6 мышей 3 пали в течение трех месяцев, после завершения терапии, от развившейся миелодепресси и сопутствующих ей болезней, 3 прожили более 6 месяцев. После полной регрессии на месте опухоли оставалась лысина, которая постепенно зарастала шерстью, при этом, в течение 3 месяцев не наблюдалось рецидивов опухолевого роста .

При индукционном нагреве, вызванном пропущенным через слой воды переменным магнитным полем (частота 0,88 МГц, индукция 9,3 кА/м, мощность 0,15 кВт), температура поверхности кожи, покрывающей опухоль, повышалась до +44С, и поддерживалась на этом уровне с точностью около 1С 30 мин. В центре опухоли температура была выше +45С. Клетки в этом районе опухоли были некротизированы. Однако, результаты гистологического исследования опухолевых тканей содержащих внутри- и внеклеточные частицы ДФ показали, что отдельные опухолевые клетки, ра сположенные по периферии опухолей, выжили после трех сеансов термохимиотерапии (табл. 2) и в дальнейшем образовали метастазы, поражавшие всю лимфатическую систему. Через 2 месяца после окончания леч ения животные, получившие только 3 сеанса термохимиотерапии, передвигались с трудом, все процессы, обеспечивающие их жизнеспособность, были затруднены. Их лимфатическая система представляла собой единую опухоль. Значительное уменьшение размеров наблюдалась в 3 группе мышей. Полная регрессия опухолей наблюдалась после 9 сеансов магнито жидкостной термохимиотерапии в 4 группе (табл. 1) .

Таблица 1 Противоопухолевый эффект магнито-жидкостной термохимиотерапии, индуцированной переменным магнитным полем (0,88 МГц, 9,3 кА/м, 0,15 кВт), на ткани плотной подкожной формы карциномы Эрлиха через 36 дней после первой инфильтрации МЖ, состоящей из смеси золей декстранферрита № 362 и алкерана (ДФ+АН) (рН 6,6; +15 мВт;

Ms 7,5 кА/м; УАЭ 240 Вт/г Fe) и среднее увеличение продолжительности жизни (УПЖ) самок мышей линии BDF1

–  –  –

В таблице 1 представлены: средние и относительные объемы опухолей, уровни полной регрессии и среднего увеличения продолжительности жизни (УПЖ) мышей на 36 день после последней процедуры термохимиотерапии, включающей инфильтрации опухолей магнитной жидкостью, содержащей АН, концентрирование ее НПМП и последующий нагрев ПерМП. Во второй группе (без концентрирования) уменьшение среднего объема опухолей было незначительным: УПЖ - 110%. В группах 3 и 4 средний объем опухолей значительно уменьшился.

УПЖ составляло:

140 и 170% соответственно (P0.05). Полная регрессия наблюдалась у одной из 10 мышей в 3 группе и у 6 из 10 в 4 группе мышей. В 4 группе в т ечение 3 месяцев после завершения терапии 3 мыши пали от развившейся миелодепрессии и сопутствующих ей болезней, не наблюдалось рецид ивов у 3 мышей, которые прожили более 3 месяцев. После регрессии первичных опухолей и метастазов, на их месте оставались пятна .

–  –  –

Многократные внутриопухолевые инфильтрации магнитной жидкости, состоящей из смеси золей декстранферрита (ДФ) и алкерана (АН), сопровождаемые концентрированием ДФ+АН в опухолевых тканях постоянным магнитным полем с последующим индукционным нагревом их в переменном магнитном поле привело к увеличению концентрации ДФ в опухоли до 60%, алкерана – до 30%. При этом полная регрессия опухолей карциномы Эрлиха наблюдалась у 60% самок мышей BDF1, из которых 30% погибло в течение 3 месяцев после окончания лечения от миелодепрессии и сопутствующих болезней и 30% прожило более 3 месяцев. Увеличение средней продолжительности жизни при регионарной магнито-жидкостной индукционной термохимиотерапии опухолей 170% .

Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ №02-01-00694 и Правительства Москвы .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Н.А Брусенцов, ЖВХО им. Д.И.Менделеева. – 1990. – Т. 35. – С. 759 – 766 .

1 .

2. A. Jordan, P. Wust, R. Scholz et al., Scientific and Clinical Application of Magnetic Carriers .

Hafeli et al. (Eds.), Plenum Press, New York, 1997. – P. 569 – 578 .

Н.А. Брусенцов, Т.Н. Брусенцова, А.В.Сергеев и др., Хим.-Фарм. Ж. – 2000. – Т. 34, 3 .

№4. – С. 38 – 44 Н.А. Брусенцов, А.А. Шевелев, Т.Н. Брусенцова и др., Хим.-Фарм. Ж. - 2002. – Т. 36, № 4 .

3. – C. 8 – 10 .

N. A. Brusentsov, L.V. Nikitin, T.N. Brusentsova, et al. J. Mag. Magn. Mat. - 2002. – Vol .

5 .

252. – P. 378 – 380 .

N.A. Brusentsov, V.V. Gogosov, T.N. Brusentsova et al. J. Magn. Magn. Mater.- 2001. – Vol .

6 .

225. – P. 113 – 117 .

O.A. Kuznetsov, N.A. Brusentsov, A.A. Kuznetsov et al., J. Magn. Magn. Mater. - 1999. – 7 .

Vol. 194. – P. 83 – 89 .

Н.А. Брусенцов, ЖВХО им. Д.И. Менделеева. - 1987. – Т. 32, N5. - С. 562 – 569 .

8 .

Н.А. Брусенцов, В.В. Лыков, ЖВХО им. Д.И. Менделеева. - 1989. Т. 34, N 5. С. 566 – 9 .

А.Б. Сыркин, С.Ф. Юшков, Ю.Н. Булычев и др., Экспериментальная онкология. - 1990 .

10 .

– Т. 12. – С. 71, 72 .

Н.А. Брусенцов, А.Ю. Барышников, Т.Н. Брусенцова и др., Патент РФ. - №2203111, 11 .

27.04.2001. Бюл. Изобрет. – 2003. - № 12 .

Н.А. Брусенцов, В.В. Гогосов, М.В. Лукашевич, Хим.-Фарм. Ж. – 1996. – Т. - 30, N 10. – 12 .

С. 48 – 53 .

Н.А. Брусенцов, Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. - 1991. – Т. - 36, N3. – С. 353 – 13 .

355 .

Н.А. Брусенцов, Т.Ю. Глазкова, Н.П. Яворская, Экспериментальная онкология. – 1990 .

14 .

– Т. 12, N 6. – С. 59, 60 В.Н. Митин, Н.А. Брусенцов, Тезисы докладов 4-й Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям, Иваново. – 1985. – Т. 1. – С. 218, 219 .

16. N.A. Brusentsov, L.Kh. Komissarova, A.A. Kuznetsov, et al., J. European Cells and Materials 3, Supl. - 2002.- Vol. 2. - P. 70 – 73 .

Л.Ф. Ларионов, Химиотерапия злокачественных опухолей, Мед. лит., Москва. - 1962 .

17 .

А.В. Сувернев, А.А. Писарев, А.Н. Пенягин и др. Патент РФ № 2126667, 27.02.1999. Бюл. Изобр. № 6 .

Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Брусенцова Т.Н. и др. Устройство для индукционной 19 .

гипертермии в эксперименте. Патент РФ 22211713 от 17.07.2001. - 10.09.2003 Бюл .

Изобр. № 25 .

20. N.A. Brusentsov, A.V. Reshetnickov, E.Yu. Filinova, et al, International Workshop on Recent Advances in Nanotechnology of magnetic fluids (RANMF-2003), New Delhi, India, P. - 182-185 .

ФЕРРИКОЛЛОИДЫ ПРИ ЛЕЧЕНИИ НЕЗАЖИВАЮЩИХ ЯЗВ

И ГНОЙНЫХ РАН РАЗЛИЧНОЙ ЭТИОЛОГИИ

–  –  –

Введение Синтез и результаты изучения физико-химических свойств магнитоуправляемых препаратов представлен во многих работах [1, 2]. В предварительных опытах препараты коллоидного магнетита, стабилизированные NaАТФ, аминокапроновой кислотой, человеческим сывороточным альбумином и лецитином оказались менее эффективными, по сравнению с не модифицированными частицами магнетита. При совместном применении коллоидов магнетита (КМ): частицы Fe3O4 диаметром 10-100 нм, с трипсином и с антибиотиками были получены положительные результаты .

Целью работы явилось проведение испытаний препарата, полученного на основе коллоидного раствора магнетита в растворе аскорбиновой кислоты при лечении хронической формы язвенной болезни нижних конечностей у больных сухумского региона .

Для получения коллоидного раствора магнетита (КМ) смесь водных растворов солей двух и трехвалентного железа в молярном соотношении 1/2 осаждали при +20C и перемешивании в растворе щелочи (NaOH) рН 10 - 12 взятой с небольшим избытком. Осадок магнетита отмывали дистиллированной водой в неоднородном постоянном магнитном поле до pH 7,4, отфильтровали, смешали с аскорбиновой кислотой, взятой из расчета 10-15 % от веса магнетита, и в течении 5-10 минут диспергировали ультразвуком (100 Вт) .

Полученный препарат характеризовался послойным растворением частиц магнетита, циклическими изменениями окислительно-восстановительного потенциала и понижением p O2 практически до нуля. Процесс растворения магнетита с образованием коллоидного раствора сопровождался концентрацией активных железоаскорбиновых комплексов в дисперсионной среде .

Начиная с 1978 г.

по 1991 г, в Клинике хирургических болезней Сухумского Отдела медицинской кибернетики проводилось лечение ферриколлоидами 23 больных с длительно незаживающими язвами нижних конечностей:

11 больных имели множественные инфицированные язвы нижних конечностей, возникшие на месте варикозно-расширенных вен;

5 больных имели трофические язвы, как следствие диабетических ангиопатий;

1 больной страдал незаживающими пост ожоговыми ранами, возникшими на ногах, в местах возгорания бензина;

2 больных страдали хронической язвенной пиодермией;

у 1 больной была язва, образовавшаяся вследствие распада опухоли при меланокарциноме;

3 больных имели посттравматические раны .

Манипуляции при санации язв проводились этапами:

-первичная промывка 3% перекисью водорода или 0,02 % раствором фурацилина;

-санация Уф облучением по известной схеме. Аппликации препаратов, эффективность которых убывала в ряду: димексид, эктерицид, настойка календулы, бализ. Затем язву покрывали салфеткой, смоченной 0,5 % раствором новокаина и выдерживали 6 минут для предварительного обезболивания раневой поверхности, так как при использовании КМ, стабилизированного аскорбиновой кислотой, возможно проявление болевого синдрома. Испытуемые препараты применялись амбулаторно по схеме: марлевые салфетки обильно пропитанные свежеприготовленным КМ накладывали на поверхность ран, сменяя их ежедневно в течении первых 7-14 дней лечения; по мере появления свежих розовых грануляций и полоски свежей эпителиальной ткани смоченные КМ салфетки накладывали на изъязвленные поверхности через день. При аппликации КМ на очищенную раневую поверхность происходит характерное стойкое окрашивание некротизированных участков в черно-бурый цвет, в то время как жизнеспособные ткани легко отмываются от частиц магнетита водными растворами антисептиков. Это позволяет локализовать слабо выраженные очаги некроза и помогает своевременно решить вопрос о целесообразности хирургического вмешательства .

При благоприятных обстоятельствах на 7-12 день лечения наступала очистка язвы от гнойно-некротических масс, дно раны покрывалось свежими розовыми грануляциями, отмечалось повышение тургора. В среднем через 12-14 дней появлялась эпителизационная полоска по краям раны, которая после заполнения раны грануляциями расширялась к ее центру. Практически у всех больных в центре язвы образовывались гипертрофические грануляции, которые прижигали 5% настойкой йода. У большинства больных наблюдалось обильное заполнение раны грануляциями (14-21 дней), одновременно процесс заживления замедлялся слабым развитием эпителиальной зоны по краю язвы и в ее эпицентре .

Прекращение применения КМ до завершения лечения трофических язв, приводило к прекращению эпителизации раны, которая практически не продвигалась от края раны, ослабевала фиксация эпителия на грануляциях. В результате, у амбулаторных больных наблюдался распад эпителиальной зоны, сопровождаемый кровоизлияниями или отеком .

В течение первых двух недель часть больных жаловалась на боль или жжение в течение 1,5-2 часов после нанесения КМ на поверхность язвы, несмотря на предварительное обезболивание новокаином. Таким больным наносили суспензию магнетита без аскорбиновой кислоты, это значительно удлиняло сроки излечения .

Результаты лечения перечисленных выше больных ферриколоидами магнетита с аскорбиновой кислотой представлена в табл.1 .

Таблица.1 .

Результаты лечения хронической язвенной болезни ферриколлоидами КМ

–  –  –

В Таблице.1 представлены: продолжительность и результаты лечения трофических язв коллоидным магнетитом после безрезультатного лечения другими лекарственными средствами. Наилучшие клинические результаты получены при лечении препаратом КМ, полученным по методу [2] .

Синтезирован магнетит, из которого получены препараты в виде мазей .

При ограниченных клинических испытаниях препаратов коллоидного магнетита подтверждена перспективность их использования при лечении осложненных длительно незаживающих язв и гнойных ран различной этиологии, исключая язвы, связанные с раком кожи .

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 02-01-00694 .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Ахалая М.Г., Какиашвили М.С., Закарая К.А. О взаимодействии патогенных бактериальных клеток с ультра дисперсными магнитными частицами.// Биокибернетика и биофизика. Тбилиси: Мецниереба, 1988.- 3-7 с .

Байбуртский Ф.С., Семенова Г.М., Брусенцов Н.А., Лопатин П.В. Влияние электромагнитных полей на организм человека. // Сборник научных статей, ред. Черкасова О.Г. и Крутогин Д.Г., Фонд «Новое тысячелетие», М. 1998, 170 – 193 с .

Брусенцов Н.А., Гогосов В.В., Новакова А.А., Гендлер Т.С., Юрченко Н.Я., Семенова 3 .

Г.М., Машалова Н.А., Игнатьева Е.В., Шумаков Л.И. Реологические свойства и противоопухолевый эффект ферримагных жидкостей // Хим.-Фарм. Ж. 1999, № 1, 9–12 .

Брусенцов Н.А. Принципы создания композитных управляемых противоопухолевых 4 .

препаратов. // Хим.-фарм. журн. 1996. N 9.. 3-11 с .

Брусенцов Н.А., Лыков В.В. Управляемые композиционные материалы в биологии 5 .

и медицине // ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1989. Т. 34. N 5. С. 566-572 .

Брусенцов Н.А. Возможности и перспективы применения транспортных и магнитоуправляемых депоформ противоопухолевых препаратов. // ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1987. Т. 32. N5. С. 562-569 .

Брусенцов Н.А., Глазкова Т.Ю., Яворская Н.П., Юрченко Н.Я. Противоопухолевая активность композиций цитостатиков с декстранферритом при введении мышам с лейкозом Р388 // Эксперимент. онкология. 1990. Т. 12. N 6. 59, 60 С .

Вольтер Е.Г., Глущенко Н.Н. Физико-химические аспекты применения магнитных 8 .

жидкостей в экспериментальной биомедицине // Труды IX международной плесской конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭИ. 2000. -349-351 с .

Григорян А.В., Гостищев В.К., Толстых П.И. Трофические язвы. М.: Медицина, 1972, с .

Ибн Сина Авиценна. Канон врачебной науки. В 2-х т. М.: ГИЗ, 1956 .

10 .

Какиашвили М.С., Вольтер Е.Р. Влияние защитных оболочек и кислорода на микроструктуру дисперсных частиц магнитных жидкостей. –Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986, 35-43 с .

12. Brusentsov N.A. Magnetic, physical and chemical properties of initial conference on magnetic fluids substances and ferromagnetic fluids for biomedicines. // Abstracts.of the eighth international 2 Timisoura, Romania, 1998, 152, 153 .

13. Brusentsov N.A., Gendler T.S., Haliulina E.A., Novakova A.A., Endocytoused dextranferrite nanoparticles and ffect of its intracellular deposition in mice liver cells in vivo.//Book of abstracts of 9-th IPCMF-2000 (Russia, Plyos, 2000) p. 77 – 79 .

14. Brusentsov N.A., Gogosov V.V., Brusentsova T.N., Sergeev A.V., Jurchenko N.Y., Kuznetsov A.A., Kuznetsov O.A., Shumakov L.I. Evaluation of ferrimagnetic fluids, ferri- and ferromagnetic, suspensions for the site specific radiofrequency-induced hyperthermia of МХ11 sarcoma cells in in vitro // J. Magn. Magn. Mater. 225 (2001) 113 - 117 .

15. Brusentsov N. A., Komissarova L. Kh., Kuznetsov A. A., Mironov A. F., Lubeshkin A. V., Nikolaeva T. G., Bayburtskiy F. S., Filinova E. Yu., Shumakov L. I., Brusentsova T. N., Baryshnikov A. Yu. Evaluation of ferrifluids containing photosensitize // (2002) Fourth Int .

Conf. on the Scientific and Clinical Applications of Mgnetic Carriers, Tallahassee, Florida, U.S.A. 81 – 84 .

Л.Ф. Ларионов. Химиотерапия злокачественных опухолей, Мед. лит. М. 1962 .

16 .

Ахалая М.Г., Какиашвили М.С., Берия В.П. Перспективы применения магнитных жидкостей в биологии и медицине.// Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983, 115-121 с .

Ахалая М.Г., Какиашвили М.С., Берия В.П. Способ получения ферромагнитной жидкости. Ас. 960126. Б.И. 1982, №35 .

ФИНАНСИРОВАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ

В КЛИНИЧЕСКУЮ ПРАКТИКУ ТЕХНОЛОГИИ

МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ

ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

–  –  –

Созданию и лабораторным испытаниям магнитосенсибилизирующих и магнито-термосенсибилизирующих препаратов, иммуномагнитных сорбентов, специфичных к популяции стволовых клеток костного мозга, магнитных сепараторов для разделения клеток костного мозга; магнитоуправляемых химиотерапевтических средств, магнитных систем для их доставки в опухоль, устройств для индукционного нагрева, магнитосенсибилизации опухолевых клеток посвящены многие статьи, доклады, авторские свидетельства и патенты [1 – 122]. Из большого числа синтезированных веществ в клиническую практику обычно внедряются лишь устойчиво финансируемые, прошедшие паспортизацию препараты. Ранее предложено: для магнитных жидкостей характеризовать намагниченность насыщения М s - ГОСТ 492-73; плотность мж, – ГОСТ 18995.1-73; реологические характеристики – ГОСТ 26581-85 и токсикологические данные [1, 2] .

Из множества современных направлений в терапии и диагностике онкологических заболеваний выделяется: разработка технологии магнитотермодинамической терапии на основе применения препаратов магнитотермосенсибилизирующих опухолевые клетки [91, 96] и опухоли; трансплантация костного мозга, очищенного иммуномагнитной сепарацией .

Понижение выживаемости клеток, содержащих вещества, возбуждаемые светом, зависит от степени их фотосенсибилизации [91-107]. Понижение выживаемости клеток, содержащих вещества, возбуждаемые переменным магнитным полем (ПМП) в темноте, зависит от степени их магнитосенсибилизации [91,96], тогда как понижение выживаемости клеток содержащих вещества, нагреваемые индукционно и возбуждаемые ПМП или конвенционным нагревом в темноте, зависит от степени их манито-термосенсибилизации [91]. Наночастицы декстранферрита (ДФ) [1-54, 90, 95, 98] применяемые при индукционной гипертермии опухолевых клеток в ПМП (ИГ) [31, 91, 95] и темновой термосенсибилизации (TС) [91]. Ферримагнитные жидкости (ФЖ), полученные из ДФ, служат носителями [13-15, 91], кроме этого, ДФ рассеивает энергию переменного магнитного поля и, т.о., вызывает гипертермию в зоне своего присутствия [14,31, 91,95] .

Гематопорфирин (ГП), его производные, например, фотогем (ФГ) [92-94, 100] и другие агенты, у которых при облучении светом с длиной волны 600-1000 нм возбуждаются электроны, в результате чего генерируются супероксид-анион радикалы и синглетный кислород, повышающие цитотоксичность, относятся к классу фотосенсибилизаторов. Аналог гематопорфирина, фотогем (ФГ) [92-94, 1001] использовали при темновой ФГ-магнито-ДФтермосенсибилизации в ПМП [91]. ФГ по аналогии с ГП генерирует супероксид-анион радикал, образующий синглетный кислород [91, 96], который приводит к разрушению опухолевые клетки. В процессе ФГ-магнитотермосенсибилизации, также как при фотосенсибилизации, возможно повышение способности интеркалированных в мембране клеток частиц ФГ генерировать свободные радикалы. Гистидин (Гис) является известным перехватчиком синглетного кислорода [96]. Увеличение повреждающего действия ГП при гипертермии клеток тормозилось прибавлением -каротина, известного перехватчика синглетного кислорода или супероксид-анион радикала, но не тормозилось прибавлением маннитола, который является перехватчиком только гидроксильных радикалов [103] .

Повышение повреждающего действия клеток фотогемом в ПМП в результате ФГ-магнито-термосенсибилизации эффективно подавляется прибавлением гистидина, который является перехватчиком супероксид-анион радикала и синглетного кислорода. В присутствии нетоксичных доз ФГ+Гис фракция выживших клеток уменьшается пропорционально понижению температуры. Определены значительные различия между цитотоксическими эффектами, вызванными фотогемом в ПМП при +37 оС и +41оС при тех же концентрациях фотогема. Таким образом, при нетоксичных дозах ФГ для повреждения опухолевых клеток требуется ФГ-магнито-сенсибилизация и ФГ-термосенсибилизация или их комбинация, ФГ-магнитотермосенсибилизация. Определены значимые различия между цитотоксическими эффектами, вызванными индукционной гипертермией, магнитотермосенсибилизацией и комбинацией индукционной гипертермии с магнито-термосенсибилизацией [91] .

Возможны следующие механизмы проявления цитотоксического действия ФГ на клетку: твердые частицы ФГ, аналогично другим липофильным производным ГП, интеркалируют между липидными молекулами мембраны и в процессе ФГ-магнито-сенсибилизации клетки, индуцируют мембранозависимые повреждения, приводящие к морфологической денатурации клеточных мембран, к изменению соотношения, насыщенные/ненасыщенные жирные кислоты в составе мембранных липидов, к образованию химических связей, сшивающих компоненты клеточных мембран и разрывы цепей ДНК .

Положительные результаты лечения опухолей экспериментальных животных в предварительных опытах подтверждают возможность создания на основе ФГ-МС и ФГ-МТС опухолевых клеток новых способов терапии, которые по аналогии с фотодинамической терапией (ФДТ) назвали магнитодинамической (МДТ) и магнито-термодинамической терапией (МТДТ) [91] .

ФГ-МТДТ по сравнению с ФДТ представляет следующие преимущества: возбуждение фотогема ПМП на любой глубине в тканях тела; ФГ-доззависимое повышение повреждающего действия гипертермии и ПМП на опухолевые клетки; отсутствие специфической токсичности при физиологических параметрах гипертермии и ПМП (температура, частота, индукция, сила и мощность) [91] .

Действие ФГ зависит от величины применяемой дозы при +37оС, его повреждающее действие на опухолевые клетки значительно повышается при +41оС и выше. Дальнейшие исследования in vitro и in vivo позволят подобрать оптимальные дозы ФГ+ДФ и параметры интенсивности и продолжительности действия ПМП на опухоли. Комбинация конвенционной гипертермии с магнито-термосенсибилизацией при лечении опухолей фотогемом является фундаменом магнито-термодинамической терапии опухолей [91] .

Иммуномагнитная сепарация костного мозга, предварительно взятого у больных, основана на использовании иммуномагнитных сорбентов, обладающих уникальной специфичностью действия [22, 24, 32, 45, 48, 78 – 82, 111] .

Эффективным способом лечения злокачественных новообразований является интенсивная высокодозная радио-химиотерапия с последующей трансплантацией аутологичного или аллогенного костного мозга [69, 78 - 84]. У взрослого больного берут около 1 л костного мозга; больного помещают в стерильную палату и путем воздействия высоких доз химиотерапевтических препаратов и рентгеновского излучения лечат до отсутствия в организме опухолевых клеток, при этом одновременно наблюдается гибель нормальных клеток крови и костного мозга. После завершения химио- и радиотерапии больному вводят аутологичный или аллогенный костный мозг. В идеальных условиях через 2 – 3 недели после введения костного мозга кроветворение восстанавливается и больного готовят к выписке [69, 78 - 84]. Разработано два вида иммуномагнитной сепарации: позитивная селекция [83, 87] и негативная селекция [85, 86]. При позитивной селекции больному вводят клетки, связавшиеся с иммуномагнетиком, причем, в зависимости от уровня токсичности иммуномагнетика [71 – 75, 85] его либо оставляют на клетках (полностью метаболизируется в организме больного, обладает низкой токсичностью, например декстранферрит), или отщепляют от клеток специальным ферментом (не метаболизируется, обладает высокой токсичностью, например полистироловые микросферы) [83, 87]. Все иммуномагнитные сорбенты, полученные на основе полистироловых микросфер с инкапсулированными в них ферро- или ферримагнетиками токсичны, поскольку не метаболизируются в организме больного. Поэтому после выделения клеток костного мозга необходимо отщеплять от них эти микросферы действием ферментов [78], при этой манипуляции могут денатурироваться клеточные мембраны .

Иммуномагнитные препараты, полученные на основе декстранферрита (ДФ), диаметр кристаллического ядра от 10 до 12 нм, диаметр мицеллы до 300 нм в применяемых дозах не токсичны, поскольку полностью метаболизируются в организме больного [70 - 77]. Поэтому после выделения клеток костного мозга нет необходимости отщеплять от них ДФ. Положительную селекцию используют для выделения стволовых кроветворных клеток. Выделенные клетки размножают in vitro и вводят больному [84, 87]. Иммуномагнитные препараты получают по общей схеме: поверхность микросфероидов декстранферрита активируют действием периодата калия (КIO4) или периодата натрия (NaIO4) получают полиальдегиддекстранферрит (ПДФ), который инкубируют с моноклональными антителами. Преимущества метода позитивной селекции: снижается опасность введения контаминированного опухолевыми клетками костного мозга; срок восстановления кроветворения сокращается; у больного уменьшается риск гибели от инфекции; увеличивается ротация стерильных палат; наблюдается экономия антибиотиков [84, 87] .

При негативной селекции больному вводят клетки, не связавшиеся с иммуномагнетиком. Негативная селекция используется: для очистки костного мозга от лейкозных клеток и клеток нейробластомы при аутотрансплантации; для удаления иммунокомпетентных клеток при аллотрансплантации [85, 86] .

Результаты анализа доступных данных по магнитным жидкостям и магнитоуправляемым препаратам медико-биологического назначения с 1990 по 2000 г указывают на отсутствие положительных откликов на упомянутые предложения о паспортизации [1, 2, 111]. Это привело к дальнейшему увеличению числа незавершенных работ. Основной причиной появления незавершенных работ является: отсутствие устойчивого, контролируемого целевого финансирования. Среди известных биосовместимых высокодисперсных ферро- и ферримагнетиков наиболее близким к предклиническим испытаниям является декстранферрит [2 – 54, 63 – 77, 111 - 122]. Остальные соединения изучены слабо и практически не стандартизованы. В текущем десятилетии частично финансируются лишь фундаментальные исследования по магнитным жидкостям. Представленные в обзоре направления не финансируются (табл. 1). По прежнему актуальны: устойчивое целевое финансирование дальнейшей разработки иммуномагнетиков, магнитных сепараторов костного мозга магнитных систем доставки, технологии индукционного нагрева и магнитотермосенсибилизации опухолей .

–  –  –

Таким образом, декстранферрит признан перспективным для финансирования и внедрения в клиническую практику в качестве препарата при магнитосенсибилизации и при магнито-термосенсибилизации опухолей и в качестве исходного вещества для синтеза иммуномагнитных препаратов .

Особый интерес представляет финансироание предклинических испытаний и внедрение способов: магнитодинамической и магнитотермодинамической терапии опухолей .

Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ №02-01-00694 и Правительства Москвы .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Фертман В.Е. 3-я Конференция по магнитным жидкостям в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 126 – 128 .

2. Брусенцов Н.А., Гогосов В.В., Анашкин О.П., Шумаков Л.И. Восьмая международная плесская конф. по магн. жидк. Сб. науч трудов. Плес, 1998, 176 – 180 .

3. Брусенцов Н.А. 4-я Всесоюзн. Конф.по магнит. жидк, т. 1, Иваново, 1985, 63, 64 .

4. Брусенцов Н.А., Рогулин В.В., Печенников А.В. 4-я Всесоюзн. Конф.по магнит. жидкостям, т. 1, Иваново, 1985, с. 65, 66 .

5. Добрынин Я.В., Николаева Т.Г., Брусенцов Н.А. 1V Всесоюзн. Конф.по магнит. жидкостям, т. 1, Иваново, 1985, с. 117, 118 .

6. Брусенцов Н.А., Козлов А.М. 1V Всес. Конф. по магн. жидк, т. 1, Иваново,1985,с. 157, 158 .

7. Митин В.Н., Брусенцов Н.А. 1V ВсесКонф.по маг.жидк,т.1,Иваново,1985,.218,219 .

8. Николаенков Ю.В., Брусенцов Н.А., Кашманова Г.Н., Комягина Е.Н., Рогулин В.В., Фингерова А.Л. // 1V Всес. конф. по магн жидкостям, Иваново. 1985, т. 2., с. 14, 15 .

9. Порубова Г.М., БрусенцовН.А. 1V Всес. конф.по маг жидк, Иваново. 1985, с. 49,50 .

10. Рещиков В.П., Брусенцов Н.А., Фертукова Н.М., Забелина В.Д., Морозов В.В. // 1V Всес. конф. по магнитным жидкостям, Иваново. 1985, с. 66 .

11. Сенин В.М., Брусенцов Н.А., Лаптев В.П., Афанасьева А.В. // 1V Всес. конф. по магнитным жидкостям, Иваново. 1985, с. 91 .

12. Рещиков В.П., Брусенцов Н.А., Фертукова Н.М., Ханыкова О.К., Забелина В.Д .

//Тезисы докладов 2-го Всес. съезда гемат и трансфузиологов Львов, 1985, с. 234 .

13. Анашкин О.П., Брусенцов Н.А., Лыков В.В., Кейлин В.Е., Черноплеков Н.А. // Вопросы атомной науки и техники, сер.общ.ядерн.физ. 1987, с. 52, 53 .

14. Брусенцов Н.А. // ЖВХО им.Д.И.Менделеева 1987, т. 32, N5, с.562 - 569 .

15. Брусенцов Н.А., Лукашевич М.В., Лыков В.В., Кнорин Э.А., Печенников В.И., Мартынова Л.Ф. // 5 Всес конф. по магн. жидкостям 1988, т. 1, с. 34, 35 .

16. Семенова Г.М., Брусенцов Н.А., Шлимак В.М., Лиховецкая З.М., Афонин Н.И. // Тезисы докладов 5 Всесоюзной конф. по магн. жидкостям 1988, т. 2, с. 74, 75 .

17. Николаенков Ю.В., Брусенцов Н.А., Кашманова Г.Н., Комягина Е.Н. // 3-я Конф. по примен магн жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 89 - 91 .

18. Анашкин О.П., Брусенцов Н.А., Лысенко В.В., Миронова И.Б. // 3-я Конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 8, 9 .

19. Порубова Г.М., Брусенцов Н.А., Лобко Г.Н., Екимова Е.М. // 3-я Конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 104, 105 .

20. Мартынова Л.Ф., Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Печенников А.В., Лукашевич М.В. // 3-я Конф. по примен магн жидк в биолог и медицине. Сухуми, 1989, с. 71 - 73 .

21. Брусенцов Н.А., Шевелев А.А. // 3-я Конф. по применению МЖ в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 149, 150 .

22. Лукьянчикова Н.Л., Брусенцов Н.А., Аутеншлюс А.И. // Бюллетень сибирского отделения АМН СССР, 1989, N 1, с. 17 - 21 .

23. Brusentsov N.А., Lukashevich М.V., Lykov V.V., Кnorin Е.А., Pechennikov А.V., Chеchernikov V.I., Маrtynova L.F. // Abstracts of fifth international conference on magnetic fluids. Salaspils, 1989, p. 258, 259 .

24. Брусенцов Н.А., Лыков В.В. // ЖВХО им. Д.И. Менделеева 1989, т. 34, N 5, с. 566 - 572 .

25. Сыркин А.Б., Юшков С.Ф., Булычев Ю.Н., Брусенцов Н.А., Осипов Н.Е., Караманов С.А., Колесникова Е.Ю. // Эксперимент. онкология. 1990, т. 12, N 5, с.71- 73 .

26. Брусенцов Н.А., Юрченко Н.Я., Гогосов В.В., Шумаков Л.И., Евелев Ю.К. // 7-я Международная конференция по магнитным жидкостям. Плес, 1996, 134, 135 .

27. Брусенцов Н.А., Глазкова Т.Ю., Яворская Н.П., Юрченко Н.Я. // Экспериментальная онкология 1990, т. 12, N 6, с. 59, 60 .

28. Анашкин О.П., Брусенцов Н.А., Лысенко В.В., Миронова И.Б. // Магнитная гидродинамика 1990, N 1, с. 77 - 81 .

29. Брусенцов Н.А., Семенова Г.М. // Материалы 1-й конференции "Терапия, диагностика и профилактика опухолей в эксперименте". М. 1990, с. 27 - 31 .

30. Brusentsov N.A. // Abstracts of Eight International Conference on Magnetic Fluids, Timisoara, Romania, 1998, pp. 152, 153 .

31. Брусенцов Н.А.// ЖВХО им. Д.И.Менделеева 1990, т. 35, с. 759 - 766 .

32. Брусенцов Н.А., Аутеншлюс А.И. // Тезисы докл. V1 Всес. конф. по магнитным жидкостям Москва, 1991, т. 1, с. 46, 47 .

33. Brusentsov N.A., Gogosov V.V., Brusentsova T.N., Sergeev A.V., Jurchenko N.Y., Kuznetsov A. A., Shumakov L.I.// Third international conference on the scientific and clinical applications of magnetic carriers,.Rostock, Germany, 2000, p. 22 .

34. Брусенцов Н.А., Лыков В.В., Шевелев А.А. // Тезисы докл. V1 Всес. конф. по магнитным жидкостям Москва, 1991, т. 1, с. 50, 51 .

35. Брусенцов Н.А., Новакова А.А., Гендлер Т.С., Курсова Л.В., Шевелев А.А. // V1 Всес. конф. по магнитным жидкостям Москва, 1991, т. 1, с. 52, 53 .

36. Брусенцов Н.А., Порубова Г.М., Шумаков Л.И., Евелев Ю.К., Чулков А.В., Килимник И.В.// Тезисы докл. V1 Всес. конф. по магнитным жидкостям Москва, 1991, т. 1, с .

54, 55 .

37. Брусенцов Н.А., Порубова Г.М., Евелев Ю.К., Шумаков Л.И., Чулков А.В., Килимник И.В., Разумовский В.А. // 4-я Всесоюзная конф. по примене-нию магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми 1991, с. 27 - 30 .

38. Гендлер Т.С., Hовакова А.А., Брусенцов Н.А., Морозов ВВ. // 4-я Всес. конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми 1991, с.34, 35 .

39. Новакова А.А., Гендлер Т.С., Брусенцов Н.А., Морозов В.В. // 4-я Всес. конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми 1991, с.84,85 .

40. Сенин В.М., Афанасьева А.В., Брусенцов Н.А. // 4-я Всесоюзная конф. по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми 1991, с. 106, 107 .

41. Anashkin O.P., Brusentsov N.A., Lysenko V.V., Mironova I.B. // The Proc. of the first Japan CIS joint seminar on electromagnetomechanics in structures. Tokyo, The Japan Soc. of Applied Electromagnetics (JSAEM), 1992, p. 85 - 88 .

42. Novakova A.A., GendlerT.S., Brusentsov N.A. //Hyperfine Interactions 1992, v.71,p. 1315Brusentsov N.A., Lucashevich M.V., Lockshin A. // Programme and abstracts sixth international conference on magnetic fluids. Paris, 1992, p. 482, 483 .

44. Anashkin O.P., Brusentsov N.A., Dmitrieva V.E., Li A.D., Lysenko V.V., Mironova I.B., Rusakov I.G. // Programme and abstracts sixth international conference on magnetic fluids .

Paris, 1992, p. 484, 485 .

45. Autenshlyus A.I., Brusentsov N.A. // Programme and abstracts sixth international conference on magnetic fluids. Paris, 1992, p. 486, 487

46. Gendler T.S., Novakova A.A., Brusentsov N.A. // Programme and abstracts sixth international conference on magnetic fluids. Paris, 1992, p.488, 489 .

47. Syrkin A.B., Brusentsov N.A. // Programme and abstracts sixth international conference on magnetic fluids. Paris, 1992, p. 480, 481

48. Autenshlyus A.I., Brusentsov N.A., Lockshin A. // J. of Magnetism and Magnetic Materials .

1993, v. 122, p. 360 - 363 .

49. Брусенцов Н.А., Лукашевич М.В., Гогосов В.В. // Магнитная гидродинамика 1994, т.30, N2, с. 215 - 218 .

50. Brusentsov N.A., Shevelev A.A., Lukashevich M.V., Gogosov V.V., Autenshlyus A.I., Gendler T.S., Novakova A.A. // Abstracts of the seventh international conference on magnetic fluids. Bhavnagar, India. 1995, 243, 244 .

51. Brusentsov N.A., Jurchenko N.Y., Razumovsky V.A., Gogosov V.V., Lukashevich M.V., Shumakov L.I., Evelev U.K., Chulkov A.V. // Abstracts of the seventh international conference on magnetic fluids. Bhavnagar, India. 1995, p. 275, 276 .

52. Brusentsov N.A., Jurchenko N.Y., Javorskay N.P., Zontov S.V., Syrkin A.B., Gogosov V.V., Lukashevich M.V., Anashkin O.P., Lykov V.V., Lysenko V. // Abstracts of the seventh international conference on magnetic fluids. Bhavnagar, India. 1995, p. 239, 240 .

53. Брусенцов Н.А. // Хим.-Фарм. Ж. 1996, N 9, с. 3 - 11 .

54. Брусенцов Н.А., Гогосов В.В. // Хим.-Фарм. Ж. 1996, N 10, с. 48 - 53 .

55. Lubbe A.S., Bergemann C.// Scientific and clinical applications of magnetic carriers. Ed .

Hafeli et al. Plenum Pres, New York, (1997) 457 - 480

56. Chan D.C.F., Kirpotin D.B. and Bunn P.A., Jr. // J. of Magnetism and Magnetic Materials (1993) Vol. 122, 374 – 378, North Holland .

57. Chan D.C.F., Kirpotin D.B., Bunn P.A., Jr. // Scientific and clinical applications of magnetic carriers. Ed. Hafeli et al. Plenum Pres, New York, (1997) 607 - 618 .

58. Kuznetsov A.A., Harutyunyan A.R., Dobrinsky E.K., Filippov V.I., Malenkov A.G., Vanin A.F., Kuznetsov O.A. // Scientific and clinical applications of magnetic carriers. Ed. Hafeli et al. Plenum Pres, New York, (1997) 379 - 390 .

59. Нестеренко В.М., Апросин Ю.Д., Шлимак В.М., Афонин Н.И. // 3-я Конф.по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 158, 159 .

60. Хиженков П.К., Билобров М.В., Проскура В.Б., Еременко С.В., Полуденко В.Г. // 3-я Конф по примен магн жидк в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 131 – 133 .

61. Пугачев В.Ф., Цыбусов С.Н., Напалков А.Н., Кузин В.Б., Масленикова А.В., Левашова Е.Н., Яхонтов Н.Е., Долотов Б.К. // 3-я Конференция по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 1989, с. 106,107 .

62. Барышников А.Ю., Блохин Д.Ю., Глухоедов Н.П., Ершов О.Л., Иванов П.К., Махлин Р.С., Мошечков Н.Г., Хиникадзе А.В. Научно технический сборник № 6 ЭВРИКА, Мин. оборон. промышленности Российской Федерации, НТЦ ИНФОРМАТИКА, 1995, с. 13 – 14 .

63. Байбуртский Ф.С., Брусенцов Н.А., Разумовский В.А., Базарова В.В. Фундаментальные науки и альтернативная медицина 1Международный симпозиум, Тез. докл., 1997, с. 50, 51 .

64. Байбуртский Ф.С., Брусенцов Н.А., Кузнецов А.А. Восьмая международная плесская конференция по магнитным жидкостям. Сборник научных трудов. Плес, 1998, 167 – 169 .

65. Брусенцов Н.А., Юрченко Н.Я., Осипов Н.Е., Байбуртский Ф.С., Кузнецов А.А. Восьмая межд. конф. по магн жидк. Сборник научных трудов. Плес, 1998, 170 – 173

66. Байбуртский Ф.С., Брусенцов Н.А., Разумовский В.А., Базарова В.В., Анашкин О.П., Лысенко В.В., Миронова И.Б. Восьмая международная плесская конференция по магнитным жидкостям.Сборник научных. трудов. Плес, 1998, 174, 175 .

67. Bayburtsky N. A., Brusentsov F.S., Kuznetsov A.A.The 8-th international Plyos Conference on magnetic fluids. Book of abstracts, 1998, 84 – 86 .

68. Brusentsov N. A., Jurchenko N. Y., Osipov N. E., Bayburtsky F.S., Kuznetsov A.A. The 8-th international Plyos Conf on magnetic fluids. Book of abstracts, 1998, 87, 88

69. Andrews R.G., Bartelmez S.H., Knitter G.H., Blood, 1991, V. 78, supl. 1, 257 (Abstract) .

70. Bayburtsky F.S., Brusentsov N. A., Kuznetsov A.A., Jurchenko N. Y., Osipov N. E. Second international conference on the scientific and clinical applications of magnetic carriers. Program and abstracts. Cleveland, Ohio, USA., 1998, p. 73 .

71. Байбуртский Ф.С., Семенова Г.М., Брусенцов Н.А., Лопатин П.В. В книге «Влияние.электромагнитных.полей на организм человека» Фонд «Новое тысячелетие М. ред .

Черкасова О.Г.,1998, с. 170 – 193

72. Байбуртский Ф.С., Брусенцов Н.А. В книге «Влияние. электромагнитных полей на организм человека» Фонд «Новое тысячелетие» М.ред. Черкасова О.Г., 1998, с. 194 – 203

73. Брусенцов Н.А., Гогосов В.В., Гендлер Т.С., Новакова А.А., Юрченко Н.Я., Семенова Г.М., Машалова Н.А., Игнатьева Е.В., Шумаков Л.И. Хим.-Фарм. Ж. 1999, № 1, с. 9 - 12

74. Байбуртский Ф.С., Брусенцов Н.А. Хим.-Фарм. Ж. 1999, № 2, с. 3 - 7

75. Kuznetsov O. A., Brusentsov N. A., Kuznetsov A. A., Jurchenko N. Y., Osipov N. E., Bayburtskiy F.S. // J. of Magn and Magnetic Materials.., 1999, V. 194, NN 1 – 3, pp. 83 - 89

76. Брусенцов Н.А., Брусенцова Т.Н., Сергеев А.В., Шумаков Л.И. Хим.-Фарм. Ж. 2000, т .

34, №4, с. 71 – 76

77. Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Машалова Н.А., Гогосов В.В., Брусенцова Т.Н. (2000) Труды 9 Международной плесской конференции по магнитным жидкостям, Плес, Россия, 2, 309-313 .

78. Methodes in Molecular Biology, V. 10: Immunochemical Protocols pp. 347 – 357, 1992, Ed.:

Маnson М.М., The Humana Press, Inc., Totowa, NJ

79. Civin C.I., Fackler M.J., Trischmann T.M., Wiler J.M., Loken M.R. Bone Marrow Purging and Processing,, pp. 387 – 402, 1990 Alan R Liss, Inc .

80. Haik Y., Pai V., Ching-J C. J. of Мag. and Мagn. Мater., 1999, T 194, NN 1 – 3, pp. 254 – 261 .

81. Tchikov V., Schultze S. J. of Мag.. and Мagn. Мater., 1999, T 194, NN 1 – 3, pp. 242 – 247 .

82. Civin C.I. & Loken M.R., International J. of Cell Cloning, 1987, V. 5, pp. 267 – 288 .

83. Bensinger W.I., Berenson R.J., Andrews R.G., J. of Clinical Apheresis, 1990, V. 5, pp. 74 – 76 .

84. Berenson R.J., Bensinger W.I., Hill R.S. Blood, 1991, V. 77, pp. 1717 – 1722 .

85. Kemshead J.T., Heas L., Gibson F.M., Br. J. Cancer, 1986, V. 54, pp. 771 – 778 .

86. Combaret V., Favrot M.S., Chauvin F., J. Immunogenet, 1989, V.. 16, 125 – 136 .

87. Gaudernack G., Leivestad T., Ugelstad J., J. Im. Methods, 1986, V. 90, 179 – 187 .

88. Zborowski M., Sun L., Moore L.R., Williams P.S., Chalmers J.J., J. of Мagnetism. and Мagn .

Мater., 1999, T 194, NN 1 – 3, pp. 224 – 230 .

89. Брусенцов Н.А., Шумаков Л.И., Брусенцова Т.Н. (2000) Труды 9 Международной плесской конф. по магнитным жидкостям, Плес, Россия, 2, 297-302 .

90. Autenshlyus A.I., Brusentsov N.A., Lockshin A. (1993) J. Magn. and Magn. Mater. 122:360Brusentsov N. A., Komissarova L. Kh., Kuznetsov A. A., Mironov A. F., Lubeshkin A. V., Nikolaeva T. G., Bayburtskiy F. S., Filinova E. Yu., Shumakov L. I., Brusentsova T. N., Baryshnikov A. Yu. (2002) Fourth Int. Conf. on the Scientific and Clinical Applications of Mgnetic Carriers, Tallahassee, Florida, U.S.A. 81 – 84 .

92. Mironov A.F., A.N. Nizhnik, (1990) J. Photochem. Photobiol. 4, 297-306 .

93. Mironov A.F. (1989) Proc. of the Int. Conf. on Photodynamic Therapy, Sofia, p.13 .

94. Mironov A.F., Nizhnik A.N., A. Yu. Nockel (1990) J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 6, 337-341 .

95. Brusentsov N.A., Gogosov V.V., Brusentsova T.N., Jurchenko, A.A. Kuznetsov, O.A. Kuznetsov, L.I. Shumakov (2001) J. Magn. and Magn. Mater. 225, 113-117 .

96. Babincova M., Leszczynska D., Sourivong P., Babinec P. (2001) J. Magn. and Magn. Mater .

225, 194-196 .

97. Барышников А.Ю., Брусенцов Н.А., Брусенцова Т.Н., (2000) Труды 9 Международной плесской конф по магнитным жидкостям, Плес, Россия, 2, 285-290 .

98. Kuznetsov O.A., N.A. Brusentsov, A.A. Kuznetsov. N.Y. Jurchenko, N.E. Osipov, F.S. Bayburtskiy (1999) J. Magn. and Magn. Mater. 194, 83-89 .

99. Hfeli U.O., G.J. Pauer (1999) J. Magn. and Magn. Mater. 194, 76-82

100. Миронов А.Ф., А.Ю. Нокель и др. Способ получения производного гематопорфирина, Патент России № 2063671 от 05.11.1993 .

101. Saito A., R. Tanaka, H. Takahashi, (1998) Int. J. Hyperthermia 14, 503-511 .

102. Kato H., N.Kawate, K. Kinohita et al, (1989) Ciba Found Symp, 146, Photosensitizing compounds: their chemistry, biol. and clinical use, 183-197 .

103. Dwarakanath B.S., J.S. Adhicari, V. Jain (1999) Radiation Oncology Biology Physics, 43, #5, 1125-1133 .

104. Lacos Z., T. Berki (1995) J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 29, 185-191 .

105. Moger G., Kohler G., (1996) J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 33, 27-37 .

106. Koren H., Alth G. (1996) J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 36, 189-191 .

107. Чиссов В.И., Скобелкин O.K., Mиронов A.Ф. и др. (1994) Хирургия, № 12, 3-6 .

108. Chan D.C.F., Kirpotin D.B., J. Magn. Magn. Mater. 124 (1993) рр 374 - 378 .

109. Jordan A., Scholz R., et al. J. Magn. Magn. Mater. 225 (2001) рр 118 - 126 .

110. Brusentsov N.A., Gendler T.S., Haliulina E.A., Novakova A.A., Book of abstracts of 9-th IPCMF-2000 (Russia, Plyos, 2000) p. 77 – 79 .

111. Иванов П.К., Брусенцов Н.А., Блохин Д.Ю., Голенкина Е.А., Барышников А.Ю., Брусенцова Т.Н. (2000) Труды 9 Международной плесской конференции по магнитным жидкостям, Плес, Россия, 2, 303-308 .

112. Брусенцов Н.А., Барышников А.Ю. и др. Способ индукционной гипертермии в эксперименте //Патент РФ №2203111 от 17.07.2001 .

113. Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Брусенцова Т.Н. и др. Устройство для индукционной гипертермии в эксперименте // Патент РФ 22211713 от 17.07.2001 .

114. Брусенцов Н.А., Шевелев А.А., Брусенцова Т.Н. и др. Магнито-жидкостная, регионарная индукционная гипертермия саркомы // Хим.-Фарм. Ж. 2002, 36, № 3, 8 – 10 .

115. Brusentsov N. A., Komissarova L. Kh., et al. (2002) J. European Cells and Materials V. 3, Supl. 2, 2002, 70-73 .

116. N.A. Brusentsov, V.V. Gogosov, T.N. Brusentsova, et al. J. Magn. Magn. Mater. 225 (2001) 113 - 117 .

117. Брусенцов Н.А., Брусенцова Т.Н. Создание биологических препаратов для диагностики и терапии онкологических больных. // Вестник Онкологического научного центра им .

Н.Н. Блохина РАМН 2002, № 4, 44-56 .

118. Brusentsov N. A., Filinova E.Yu., et al., Ferrifluds cytotoxicity excitation by an AC magnetic field // Magnetohydrodynamics 38 (2002) № 4, 399-408 .

119. Brusentsov N. A., Nikitin L.V., Brusentsova T.N., et al. Magnetic fluid hiperthermia of the mouse experimental tumor // J. Mag. Magn. Mat. 252, (2002) 378-380 .

120. Брусенцов Н.А., Комиссарова Л.Х., Брусенцова Т.Н. и др. Хим.-Фарм. Ж. 2003, 37, № 6, 10-15 .

121. N.A. Brusentsov, A.V. Reshetnickov, E.Yu. Filinova, et al, Photosensitizer containing ferrifluids excitation by AC magnetic field. //International Workshop on Recent Advances in Nanotechnology of magnetic fluids (RANMF-2003), New Delhi, India, 182-185 .

122. N.A. Brusentsov, V.D. Kuznetsov, T.N. Brusentsova et al, Magnetisation of ferrifluids and effects of intracellular deposition of ferrite nanoparticles.//Abstracts ICM 2003, Roma, Italy July 27- August 1, p. 756. Article in press avilable online at www.sciencedirect.com (science@direct) (www.elsevier.com/locate/jmmm)

РАЗРАБОТКА МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ ПРЕПАРАТОВ

ДЛЯ НЕЙТРОН-ЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ ОПУХОЛЕЙ

–  –  –

Радиационные методы лечения онкологических заболеваний остаются практически единственными эффективными методами лечения некоторых форм рака. Один из них, метод нейтрон-захватной терапии состоит в облучении опухоли тепловыми нейтронами с предварительным введением в зону опухоли соединений с атомами бора 10B, ядра которых имеют большое сечение захвата тепловых нейтронов. В результате захвата нейтрона атомом бора происходит ядерная реакция с испусканием –частиц и лития с суммарными энергиями 2,3 - 2,8 МэВ, которые вызывают гибель окружающих раковых клеток .

Для обеспечения локального воздействия на опухоль нами предложено применить магнитоуправляемый транспорт лекарств. Эта технология позволяет уменьшить общее количество препарата на несколько порядков и увеличить его концентрацию в зоне опухоли во много раз. Доставка суспензии магнитных сорбентов в область опухоли производится путем введения ее в определенную артерию, подводящую кровь к опухоли. Приложенное внешнее магнитное поле вызывает агломерацию частиц магнитного сорбента в мелких сосудах вокруг опухоли и происходит их фиксация. Активное вещество будет выделяться в области опухоли из магнитных частиц .

В данной работе предложен и развивается метод магнитной нейтронзахватной терапии (МНЗТ), где в качестве препаратов могут применяться любые нетоксичные соединения бора. Необходимое условие для такой терапии – концентрация атомов бора в области опухоли не менее 5-10 микрограмм на грамм. Фактически это означает, что 1 мг бора в области 100грамовой опухоли достаточно для эффективной МНЗТ .

Была испытана возможность применения в качестве препаратов двух соединений: буры (Na2B4O7) и традиционного для нейтрон-захватной терапии L-борфенилаланина (BPA). Сорбцию - десорбцию BPA не удалось полностью осуществить, так как процесс десорбции практически полностью отсутствовал, что связано с плохой растворимостью этого соединения при нейтральном pH и не дает возможности напрямую использовать данную форму BPA в процедуре МНЗТ. По предварительным данным сорбционная емкость буры по бору может быть до 15% от веса магнитного сорбента, при 20% десорбции в течение трех часов, что создает предпосылки ее применения для эффективного МНЗТ .

Другим изучаемым вариантом реализации МНЗТ является введение нужных нейтрон-захватывающих атомов бора непосредственно в состав магнитных частиц при их изготовлении .

Двухкомпонентные ультрадисперсные частицы Fe-B(10%) используемые в данной работе формировались из паров соответствующих материалов в инертном газе (аргон) методом плазменной переконденсации смеси порошков двух материалов. Конденсация частиц происходит в области вихревого потока холодного газа .

Определена кинетика выхода атомов бора в физиологический раствор, содержащий 2% частиц Fe-B(10%) от времени инкубации. Выход железа в физиологический раствор практически не зависел от времени, и концентрация не превышала 0,25 мкг/мл, в то время как концентрация бора была выше в 300 – 700 раз. Полученные результаты показывают, что введения 0,2 г таких частиц в область 100-грамовой опухоли достаточно для эффективной МНЗТ .

Таким образом, показана перспективность применения двух типов частиц для реализации магнитоуправляемого транспорта. Важно отметить, что частицы имеют высокую намагниченность и позволяют формировать устойчивые магнитные суспензии .

В дальнейшем предполагается проведение экспериментов на животных для подтверждения эффективности магнитного транспорта при нейтронзахватной терапии рака .

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ

РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Коваль А.А., Левитин Е.Я., Оноприенко Т.А .

Национальный фармацевтический университет 61002, г. Харьков, ул. Пушкинская, 53, тел/факс (0572) 47-01-64 Матюшкин Э.В., Оноприенко В.Г .

Украинская государственная академия железнодорожного транспорта 61050, г. Харьков, пл. Фейербаха, 7, тел/факс (0572) 20-69-38 Левитин Евгений Яковлевич окончил ХФИ в 1974 году. Работает в НфаУ с 1978 г. В 1980 защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по теме:”Синтез, строение и биологическая активность 7-нитро и 7-аминоакридинов”. Имеет 114 научных публикаций, в том числе 50 статей, 16 авторских свидетельств на изобретения и патентов РФ и Украины. В настоящее время доцент, зав. кафедры неорг. химии НФаУ .

Оноприенко Татьяна Алексеевна окончила ХГУ в 1966г. С 1993 года работает в НфаУ. В 1978г. защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата хим. наук по теме:”Исследование равновесий с участием ионных и молекулярных форм брома и хлора в минеральных и хлоридных солевых растворах”. Имеется 93 научных публикации, в том числе 62 статей, 4 авторских свидетельства на изобретения, 3 статьи в иностранных журналах. В настоящее время является доцентом кафедры неорг. химии НФаУ .

Коваль Алла Александровна окончила ХПИ в 1991 году. С 2001 г. работает в НФаУ. Имеет 10 научных публикаций, из них 1 статья. В настоящее время является ассистентом кафедры неорганической химии НФаУ .

Матюшкин Эдуард Васильевич окончил Харьковский авиационный институт в 1960 году. Работает в ХИИТе с 1984 года. В 1982 году защитил диссертацию на соискание доктора физико-математических наук. Имеет 114 публикаций, в том числе 95 статей, 9 авторских свидетельств. В настоящее время является профессором, работает заведующим кафедры физики ХИИТа .

Оноприенко Владимир Григорьевич окончил радиофизический факультет Харьковского государственного университета в 1964 году .

Работает в ХИИТе с 1979 года. В 1977 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме: Влияние процесса переполяризации сегнетоэлектрической подложки на электрические свойства пленки CdTe. С 1980 года избран доцентом кафедры физики ХИИТа. Имеет 34 научные публикации. В настоящее время работает доцентом кафедры физики, декан Фундаментальные научно-практические достижения современной физики в области магнетизма породили развитие новых научных направлений в биологии и медицине. Медицинская магнитобиология в настоящее время уже вышла за рамки экспериментальных поисков и вносит свой вклад в диагностику и терапию1 .

Как известно, бария сульфат (BaSO4) – самое распространенное рентгеноконтрастное вещество, применяемое для исследования пищеварительного тракта. Однако, даже используя полипозиционный метод исследования и пальпацию, не всегда удается выполнить качественное рентгенологическое исследование и обеспечить раннюю диагностику заболеваний. Например, иногда возникают трудности при выявлении эрозий, щелевидных язв, при выяснении характера стеноза выходного отдела желудка и т.д. По этой причине запоздалая диагностика опухолей желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) составляет 90%, а пятилетняя виживаемость таких больных не превышает 5% 2 .

Использование рентгеноконтрастных ферромагнитных жидкостей (РКЖ) дает возможность целенаправленно перемещать и удерживать их в заданной области с помощью наружного магнитного поля, что приведет к повышению информативности рентгентомограмм при пероральном введении магнитных жидкостей в методе двойного контрастировании желудка и пневмогастрографии. МЖ могут найти применение в магнитно-резонансной томографии и откроют уникальную возможность наблюдения за динамикой опухолевого процесса .

Предлагается для рентгеноскопии ЖКТ применять композиции бария сульфата и магнитных жидкостей. Это с одной стороны даст возможность уменьшить дозу бария сульфата, а с другой - позволит сделать РКЖ магнитоуправляемыми .

В качестве дисперсной фазы (феррофазы) был выбран магнетит (Fe3O4) – феррит со структурой обращенной шпинели. Этот материал, относится к магнитномягким наполнителям с узкой петлей гистерезиса, может легко намагничиваться, перемагничиваться, не является инородным для живого организма, может образовываться в нем и участвовать в магниторецепции 3 введение ферромагнитных материалов в ЖКТ не сопровождается какимилибо вредными последствиями 4 .

Целью настоящей работы явилось изучение последствий введения рентгеноконтрастных ферромагнитных жидкостей на основе магнетита, используемых в рентгеноскопии ЖКТ .

Нами была изучена кинетика растворения магнетита с учетом условий отделов ЖКТ человека:

температуры (37С);

рН пищеварительных соков;

количества пищеварительных соков;

времени пребывания пищеварительных соков в определенном отделе ЖКТ .

Согласно 5 условия разных отделов ЖКТ приведены в Табл.1 .

–  –  –

Этими показателями было ограниченно проведение опытов по растворению магнетита в растворе кислоты хлороводородной или натрия гидроксида .

Определение концентраций Fe(II), Fe(III) проводили хроматометрическим и йодометрическим титрованием 6. Результаты исследований представлены в таблице 2 и на рисунке .

–  –  –

Магнетит в кислой среде желудка частично растворяется, переходя в ионогенное состояние .

В растворах с более высоким значением рН (39), соответствующих кислотностям пищеварительных соков других отделов ЖКТ, растворение магнетита не установлено. Остаточное количество магнетита перестальтикой выводится из ЖКТ в неизменном виде .

–  –  –

На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

Количество растворенного железа за время пребывания в желудке (~1 час) настолько мало, что оно не только не оказывает токсического действия, а и является дополнительным источником растворимых солей железа для профилактики и лечения железодефицитной анемии .

Растворение магнетита происходит постепенно, концентрация железа, поступающего в пищеварительные соки, не будет иметь пиковых значений, т.е. имеет место пролонгированное действие. Это соответствует требованиям, предъявляемым к железосодержащим препаратам для перорального применения .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Черкасова О.Г. Магнитные поля и магнитные лекарственные формы в медицине(обзор) / Химико-фармац.жур.-1991-№5.-с.-11 Власов П.В./Вести. рентген.-1997.-№1- с.5-8 2 .

Биогенный магнетит и магниторецепции /Под ред. Дж. Киршвина Пер. с анг.-М.,1989 3 .

Meurs P.H., Nice C.M. et al.Amer.J.Rietgenol. Rad. Ther. Nucl. Med.-1966.-Vol. 96, №4.P.913 .

Самура Б.А., Малая Л.Т.и др. Фармокотерапия - Харьков Прапор, НФАУ,2000.-т.1.с.672 Черкасова О.Г., Гонием А.А., Захарова В.Ф., Харитонов Ю.Я. Титриметрическое опредиление железа в магнетитовых магнитных жидкостях и пастах концентратах на масляной основе // Фармация.-1989.- №3.- с.- 26-29 Суховецкая Л.Ф. Основные направления, итоги и перспективы создания новых железосодержащих антианемических препаратов // Фармаком.-1998.-№5.-с.5-9

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЕИОНИЗИРОВАННОЙ

И ПОДВЕРГНУТОЙ ВОЗДЕЙСТВИЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ВОДЫ НА СТРУКТУРУ БИОМЕМБРАН

Фаткуллина Л.Д., Голощапов А.Н .

Институт биохимической физики им.Н.М.Эмануэля РАН 119991, Москва, ул. Косыгина,4. Факс: (095)1374101; E-mail: bcp-lfat@mail.ru Вода является одним из важнейших компонентов, обеспечивающих жизнедеятельность организма, поэтому ее структура, необыкновенные физические и химические свойства всесторонне изучаются. Еще в 1989 г .

Г.А.Домрачевым с сотрудниками была выдвинута гипотеза о возможности представления жидкой воды как неустойчивой, структурно-ассоциированной (полимерной) системы. В диапазоне 0-65оС вода обладает многими свойствами, подобными свойствам твердых тел, но теряет эту способность после 65–70о С, когда она становится похожей по всем физическим свойствам на обычные молекулярные жидкости .

Цель исследования. В работе изучалось влияние различных образцов воды, обладающих в силу своего происхождения разными физикохимическими свойствами, на структурные характеристики мембраны эритроцитов. Известно, что изменение структуры воды может менять конформацию биомембран, следовательно, и активность биологических процессов в клетке, поскольку именно клеточная мембрана наиболее чувствительна к изменению внутренней и внешней среды. Показано также, что при различных способах активации воды и фазовых переходах происходят механо-химические реакции гомолитического распада молекул воды с появлением водородного и гидроксильного радикалов. Эти радикалы, гидратируясь, могут существовать значительное время и образуют химически активные ионы и радикалы, включая активные формы кислорода, что приводит к различным биологическим эффектам. Поэтому можно ожидать проявлений биологической активности у воды, прошедшей различные стадии обработки .

В настоящее время для изучения структурного состояния биологических мембран успешно применяется спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР-спектроскопия), которая позволяет фиксировать слабые изменения биофизических параметров клеточных мембран, как при их нормальном функционировании, так и в случае химических и физических воздействий .

Описание образцов. В качестве объектов исследования использовались три образца воды:

1. Водопроводная вода, забранная из системы городского водопровода (контрольный образец);

Та же вода, которая прошла систему очистки с использованием 2 .

бытовой установки очистки воды фирмы Zepter, серия EE-RO-6PF:

она деионизирована, освобождена от механических примесей, металлических ионов и микробов .

3. Деионизированная вода, дополнительно обработанная устройством «Акватор», влияющим на структурное состояние воды .

Методика исследования. На трех исследуемых образцах воды готовили 0,01М трис-HCL буфер (pH-7,4), куда в виде 5%-ной суспензии помещали эритроциты мышей. В подготовленном таким образом буфере проводили изучение микровязкости эритроцитарной мембраны. Вязкость различных областей мембраны оценивали по времени вращательной корреляции включенных в мембрану спиновых зондов. В качестве зондов использовали стабильные иминоксильные радикалы: 2,2,6,6-тетраметил-4-каприлоил-оксипиперидин-1оксил (зонд 1) и 5,6-бензо-2,2,6,6-тетраметил-1,2,3,4-тетрагидро--3-оксил (зонд 2), которые различаются по своим гидрофобным свойствам. Известно, что зонд 1 преимущественно локализуется в липидном бислое, а зонд 2 - в прибелковых липидах мембраны. Иминоксильные радикалы вводили в 5%-ную взвесь эритроцитов в виде спиртового раствора за 30 мин до измерения образцов на ЭПРспектрометре ER-200D SRC фирмы Bruker (ФРГ). Из полученных спектров ЭПР рассчитывали время вращательной корреляции (с ), имеющее смысл периода переориентации радикала на угол /2 .

Результаты и обсуждение. Полученные в процессе исследования результаты показывают, что наибольшее увеличение микровязкости липидного бислоя и прибелковых липидов эритроцитов до 20% по сравнению с контролем происходит при использовании образца 2, т.е. мембрана становится более «жесткой». Повышение вязкости мембраны указывает на усиление в ней свободнорадикальных окислительных реакций. Образующиеся при этом активные формы кислорода весьма агрессивны и вызывают клеточные повреждения, что приводит к нарушению обменных процессов в клетке и к развитию различных патологических состояний. Образец 3 практически не изменяет вязкость мембраны эритроцитов по сравнению с исходным образцом 1, что говорит о ее физиологической близости к контролю .

Следовательно, наши данные подтверждают предположения о разной биологической активности изученных образцов воды. Из условий эксперимента понятно, что различия в степени влияния на микровязкость биомембран связаны с физико-химическими свойствами рассматриваемых образцов, которые возникли в результате технологической обработки воды .

ПРЕВРАЩЕНИЕ ЧАСТИЦ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ЖЕЛЕЗА В ОРГАНИЗМЕ

Байтукалов Т.А., Глущенко Н.Н., Сайфетдинова В.В .

Российский Университет Дружбы Народов Москва, ул. Миклухо-Маклая, каф. фармацевтической и токсикологической химии. E-mail: polecat1@mail.ru (Байтукалов) nnglu@chph.ras.ru (Глущенко) .

Факс: 434-70-01;

Богословская О.А., Ольховская И.П .

Институт энергетических проблем химической физики РАН 117334, Москва В-334, Ленинский пр., 38, корп. 2 .

Байтукалов Тимур Алиевич окончил РУДН в 2003 г. В настоящее время является аспирантом каф. фармацевтической и токсикологической химии РУДН. Имеет 4 публикации .

Глущенко Наталья Николаевна – профессор кафедры фармацевтической и токсикологической химии РУДН, заведующая лабораторией «Проблем воздействия тяжелых металлов на биосистемы»

ИНЭП ХФ РАН. В 1990 г. защитила докторскую диссертацию по изучению биологических свойств высокодисперсных металлов .

Имеет более 150 публикаций .

Богословская Ольга Александровна окончила МГУ им. М.В. Ломоносова в 1976 году. В 1984 году защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Работает в ИНЭП ХФ РАН с 1987 г. Имеет более 60 публикаций. В настоящее время является старшим научным сотрудником, к.б.н. ИНЭП ХФ РАН и доцентом каф. фармацевтической и токсикологической химии РУДН .

Ольховская И.П. окончила в 1974 г. факультет молекулярной и химической физики МФТИ. С 1974 г. работала в ИХФ АН СССР, с 1987 г. – в ИНЭП ХФ РАН. Имеет более сорока печатных работ. В настоящее время является старшим научным сотрудником в ИНЭП ХФ РАН .

Сайфетдинова Виктория Викторовна является студенткой 5 курса РУДН .

Проведенные нами исследования свидетельствуют о высокой биологической активности ультрадисперсного порошка железа (УДП) при его введении в организм. Введение железа в форме УДП обеспечивает постепенное растворение частиц и поступление железа в органы и ткани в течение длительного времени, тем самым, оказывая пролонгированное действие на систему гомеостаза микроэлементов и сопряженные с ней другие системы регуляции. Это приводит к формированию биологического ответа, отличающегося от наблюдаемого при введении металлов в ионной форме [1] .

Для выяснения путей выведения порошка железа из организма животных были проведены исследования методом ЭПР, поскольку используемые нами частицы железа размером 50-100 нм обладают ферромагнитными свойствами .

Материалы и методы исследования. После декапитации органы: печень, легкие, селезенка, почки, сердце – замораживали в жидком азоте и хранили при 77о К до начала измерений. Спектры замороженных тканей регистрировали на уровне ЭПР-В с приставкой, позволяющей работать в диапазоне 80-300о К. Все органы, кроме печени, помещали целиком в кварцевую трубку диаметром 4-5 мм, замораживали и регистрировали спектры ЭПР. Печень не удавалось измерить целиком, поэтому от нее отсекали 1/3 части и помещали в кварцевую ампулу, в которой проводили регистрацию спектров ЭПР. Спектр тканей регистрировали при большем усилении по сравнению со спектром суспензии УДП .

Спектры ЭПР крови снимали на 3 см радиоспектрометре «Рубин» с накопителем спектров при 77о К. Через 1, 2, 3, 7 суток после введения УДП железа животных декапитировали, отобранную кровь замораживали в жидком азоте, помещали в кварцевую трубку резонатора спектрометра и регистрировали спектр ЭПР. В крови при 77о К наблюдали сигналы с g-фактором, равном 2,003-2,004 и шириной 0,0012-0,0014 Тл. Обычно его относят к флавинсемихинонам – кофактору глутатионредуктазы. В крови сигнал ЭПР при g = 2,0 искажен за счет насыщения по сверхчастотной мощности. Сигналы с g-факторами 2,05 и 4,3 вызваны ионами Cu2+ церулоплазмина и Fe3+ трансферрина соответственно .

Результаты и обсуждение. При подкожном введении УДП железа частицы металла попадают в область богатую капиллярами, лимфатическими сосудами. Абсорбция введенного элемента из подкожной ткани осуществляется также быстро, как и в случае внутримышечного введения [2]. Соли металлов, растворимые в воде, связываются с биолигандами, быстро выводятся в лимфу и кровь, из которых в течение 24 часов экскретируются различными путями [3] .

Способность сульфата Fe мгновенно связываться с глицином в модельной системе свидетельствует о том, что элиминация сернокислой соли железа при подкожном введении подчиняется общей закономерности эффективного выведения водорастворимых солей из организма. Более сложными путями из места выведения удаляются металлы в виде порошков. УДП железа представляют собой частицы, соизмеримые с размерами капилляров, что обеспечивает прохождение их через интиму сосудов и распределению по всем органам и тканям лимфо- и кровотокам. Этот путь выведения частиц подтверждается результатами наших исследований, методом низкотемпературной ЭПР-спектроскопии [4] .

Известно, что частицы железа, диаметром более 10 нм обладают ферромагнитными свойствами [5], благодаря которым возможно их использование, например, в качестве носителей лекарственных веществ в организме [6] .

Нами исследованы спектры ЭПР суспензии УДП железа, которую вводили животным. Установлено, что интенсивность и форма линии спектра ЭПР не менялась при изменении температуры регистрации в диапазоне 80-300о К .

Это свидетельствует о том, что наблюдаемый сигнал ЭПР обусловлен ферромагнитной структурой УДП. При введении УДП железа в дозе 2 мг/кг порошок в месте введения полностью рассасывается через 1-2 недели. При введении УДП железа в дозе 100 мг/кг введенный порошок через неделю капсулируется. Спектр ЭПР капсулы не отличается от спектров ЭПР суспензии порошка, вводимой животным .

Нами исследованы органы и ткани мышей через неделю после введения обеих доз УДП железа. Показано, что кроме спектров ЭПР, характерных для нормальных тканей, регистрируется спектр ЭПР, обусловленный ферромагнитными частицами. Следовательно, можно с уверенностью утверждать, что через неделю после подкожного введения мышам УДП железа в органах накапливаются ферромагнитные частицы. Через 2 недели после введения УДП железа в дозе 2 мг/кг во всех исследованных органах: печени, почках, селезенке, сердце, легких – обнаружены довольно интенсивные сигналы ЭПР шириной около 210-2 Тл с g-фактором около 2,1, интенсивность которых увеличивается при повышении температуры. Увеличение интенсивности сигнала ЭПР с g-фактором 2,1 при повышении температуры позволяет предположить, что атомы железа, ответственные за этот сигнал, образуют структуру с антиферромагнитным взаимодействием. Интересно отметить, что введение мышам УДП железа в дозе 100 мг/кг не приводило через 2 недели к появлению заметных сигналов ЭПР в области g-фактора 2,1 .

Полученные данные свидетельствуют о том, что введенный УДП железа в организм активно разносится кровотоком и межклеточной жидкостью по всем органам и тканям. Максимальное накопление ферромагнитного железа в исследованных органах наблюдается через 1 неделю после введения порошка .

Помимо пассивного транспорта частиц лимфой, кровью, интерстициальной жидкостью, осуществляется активный перенос частиц УДП из места подкожного введения, благодаря мобилизации защитных сил организма и формированию ответа на введенный порошок как на инородное тело. При этом инициируются спонтанные реакции кожи: образование макрофагов, лейкоцитов, которые способствуют метаболическим превращениям частиц и удалению их из дермы через ретикуло-эндотелиальную систему в желудочно-кишечный тракт .

Исследованию процесса фагоцитоза металлов и их соединений в последнее время уделяется большое внимание в связи с проблемой асбестоза, силикоза, сидероза легких и разработкой методов использования ферромагнитных частиц в терапии и диагностики [7]. При больших дозах введения УДП, когда оба пути выделения металла не могут осуществить полного выведения частиц, в месте введения порошка формируется гранулома. Так, через 3 дня после введения УДП железа в дозе 100 мг/кг начинает и через 2 недели полностью формируется капсула вокруг введенного порошка, По-видимому, с этим связано отсутствие сигнала с g-фактором 2,1 в различных органах и тканях при введении УДП железа в дозе 100 мг/кг. Причем, спектр ЭПР капсулы не отличается от спектров ЭПР суспензии порошка, вводимого животным .

Следует также отметить, что воспалительный процесс при введении УДП железа проходит очень активно, без появления некрозов и абцессов в месте введения. Это связано с тем, что УДП металла влияет на процесс регенерации ткани, как было установлено нами на модели регенерирующей печени после частичной гепатэктомии. Кроме того, УДП железа, обладающий бактерицидном действием, препятствуют инфицированию поврежденной порошком ткани [8] .

Частицы железа, попавшие в различные органы и ткани, постепенно растворяются, вследствие благоприятных условий среды (рН, наличию биолигандов и т.д.) лимфы, крови, интерстициальной жидкости. Это приводит к тому, что через 2 недели после введения УДП в органах происходит превращение ферромагнитных частиц в структуру с антиферромагнитными свойствами. При этом в результате растворения частиц происходит внедрение в их состав небольших по размеру лигандов (например, Н2О и т.д.), что сопровождается изменением расстояния между отдельными атомами железа и, в конечном счете, изменением характера обменных взаимодействий между атомами железа .

Через 6 недель после введения УДП железа в дозе 2 мг/кг спектры ЭПР исследованных органов не отличаются от спектров ЭПР органов контрольных животных. Конечно, скорость растворения частиц зависит от элемента. Наши эксперименты позволили установить, что большая скорость растворения свойственна порошку цинка, далее меди и, наконец, железу .

В результате растворения частиц образованные ионы металлов и их простые комплексы остаются в клетках или взаимодействуют с высокомолекулярными белками-трансферринами. Трансферрины связывают ионы переходных металлов, но особенно высоко их сродство к ионам железа. Следует отметить, что заполнение мест связывания ионов происходит не полностью, что, по-видимому, создает определенные условия для поддержания уровня металла в крови, не превышающих предела гомеостаза. Другим важным белком – переносчиком является церулоплазмин. Церулоплазмин в организме выполняет разнообразные функции: окисление серотонина и других аминов, ионов двухвалентного железа до трехвалентного и т.д. [9] Наши исследования показали, что при введении УДП цинка в дозе 5 мг/кг через 2–ое суток после введения происходит максимальное увеличение (в 2,5-3 раза по сравнению с контролем) амплитуды сигнала ЭПР-спектра с g- факторами 2,05; 4,3, обусловленных парамагнитными комплексами ионов меди и железа с белками Cu2+ церулоплазмина и Fe3+ трансферрина соответственно, что совпадает с максимальным повышением уровня цинка в крови. В последующие сутки происходит снижение амплитуды сигналов, однако, превышающее контрольный уровень. Следовательно, при введении УДП наблюдаемые фазные колебания уровня сигналов ЭПР Fe3+ трансферрина и Cu2+ церулоплазмина – белков, ответственных за транспорт железа, цинка и меди могут быть связаны с изменением взаимодействия металлов с белками-переносчиками. Другая часть металлов запасается: железо – в ферритине, цинк – в тионеине и т.д .

Наличие депо микроэлементов в различных тканях также обеспечивает гомеостаз металлов в организме. По мере необходимости металл поступает из депо, связывается с белками-переносчиками и вновь участвует обмене. Такая сложная система регуляции уровня микроэлементов приводит к тому, что содержание металлов в крови и других органах колеблется с определенной частотой и амплитудой, не превышающей 50%. Однако, выявить четкую закономерность в колебаниях уровня микроэлементов в контроле не удалось, т.к .

изменения носили сложных характер, и в каждом конкретном случае имелись свои тенденции. Конечно, существуют индивидуальные суточные ритмы изменения микроэлементного состава различных тканей, например, для железа в крови период колебаний составляет 6 часов [10] .

Учитывая неоднозначность изменений в содержании микроэлементов в органах интактных животных, в каждом конкретном случае при введении УДП металлов ставился свой контроль. Возможно, противоречивые данные, существующие в литературе по микроэлементному составу органов и тканей, связаны не только с использованием различных методов анализа микроэлементов, но и с исключительной лабильностью микроэлементного состава .

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о сложных путях выведения и превращения частиц УДП железа при его подкожном введении в организм животных, приводящих к длительному воздействию на мишени биологического действия .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Глущенко Н.Н. Физико-химические закономерности биологического действия УДП металлов.-

Автореферат докт. дис.-М.:1989.-50 с .

2. Golstein A., Azonow L. Principles of drug action.-N.Y.-London: Academ.Press.-1974.-P.134-155 .

3. Luckey T.D., Venugopal B. Metal toxity in mammals.- N.Y.-London: Academ.Press.-1977.-P.237

4. Цапин А.И., Двушерстнов С.Д., Маленков А.Г., Ванин А.Ф. Превращение ферромагнитных суспензий в организме животных.-Биофизика.-1986.-Т.-31.№6- С.1023-1026 .

5. Цапин А.И., Иваненко Г.Ф. Распределение и изменение свойств ферромагнитных частиц железа при введении их в организм животных. - Биофизика.-1987.-Т.-32.№1- С.132-134 .

6. Терновой К.С., Державин А.Е. Некоторые аспекты применения ферромагнетиков в биологии и медицине – Врачебное дело – 1986.-№5.-С.4-10 .

7. Brain J., Bloom S. Behavior of magnetic particles in the lung of rabbits correlates with phagocytoses. Exp.lung.res.-1984.-v.6-#2.-P.115-131 .

8. Федоров Ю.И., Володина Л.А. Сравнительное изучение влияния металлов Ag, Cu, Zn, Al в виде высокодисперсного порошка и соли на рост E.coli B. –Известия АН СССЗ, сер. Биолог.-1983-№6.-С.948-950 .

9. Cousins R.J. Regulation of zinc absorption: role of intracell ligands.-Amer.J.Clin. -1979.v.32.-P.339-345/

10. Jacobs A. Iron in biochemistry and medicine.- N.Y.-London: Academ.Press.-1980.-706 p .

ВЛИЯНИЕ ВВЕДЕННЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА

НА СТАТУС ЖЕЛЕЗА И ТИОЛОВ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ

Иваненко Г.Ф., Бурлакова Е.Б .

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, д. 4. E-mail: chembio@sky.chph.ras.ru Использование ферромагнитных частиц как носителей лекарственных препаратов для направленной транспортировки их в пораженные органы при помощи внешнего магнитного поля давно привлекало внимание исследователей .

Помимо использования ферромагнитных частиц в качестве носителей лекарств высокодисперсный порошок металлов(ВДП) сами обладают высокой биологической активностью. Так ВДП железа, введенный в организм животных, увеличивает резистентность мышей к действию ионизирующего облучения. Радиозащитный эффект порошка железа зависит как от введенной концентрации, так и от дозы облучения животных[1] .

Железо является составной частью гемоглобина и ряда окислительных ферментов. Дефицит железа в организме является одним из самых распространенных нарушений обмена веществ. Причины, вызывающие развитие дефициты железа, различны. Одной из форм железодефицитного малокровия является экзогенная (алиментарная) недостаточность железа .

Цель исследования. В настоящей работе изучалось влияние однократного подкожного введения высокодисперсного порошка железа животным, содержащихся на обычном рационе и при отсутствии железа в диете на содержание железа и уровень тиолов в органах и крови животных Методика исследования. Моделирование дефицита железа с помощью полусинтетической диеты, со строгим ограничением в ней железа проводили на мышах линии BALB в двухмесячном возрасте. В эксперимент было взято четыре группы животных Группа 1-это контрольные животные, содержащиеся на обычном виварном рационе .

Группа 2 - животные, содержащиеся на обычном виварном рационе, которым предварительно была введена суспензия ВДП железа в дозе 10мг/кг .

Группа 3 – животные, содержащиеся на полусинтетической железодефицитной диете .

Группа 4 - животные, содержащиеся на полусинтетической железодефицитной диете, которым предварительно была введена суспензия ВДП железа в дозе 10 мг/кг массы животного .

Исследования проводили в течение 60 суток (параметры определяли на 0, 11, 17, 23, 29, 36 и 57 сутки после начала опыта) Результаты и обсуждение. При развитии анемии у животных, содержащихся на полусинтетической железодефицитной диете, наблюдается снижение уровня железа в органах и в крови на 50% на 35 сутки после начала опыта. Тяжелая гипохромная анемия сопровождается снижением содержания железа в печени и гемоглобина в крови. Снижение содержания железа в печени происходит раньше, чем изменяется гемоглобиновый фонд. Возможно, это связано с тем, что запасы железа печени, в основном, используются для синтеза гемоглобина. Однако в селезенке в ранние сроки наблюдения(15 суток) наблюдается увеличение содержания железа с дальнейшим его снижением в поздние сроки(20-60сутки) .

Предварительное однократное введение высокодисперсного порошка железа в концентрации 10 мг/кг массы животного на фоне развития анемии, приводит к еще большему снижению уровня железа и гемоглобина в крови в течение первых 10 суток и к стабилизации этого процесса в более поздние (35 суток) сроки наблюдений. ВДП железа вызывает незначительное увеличение содержания железа в печени, однако в селезенке под действием высокодисперсного порошка железа происходит нормализация его уровня практически в течение 30 суток после начала опыта. Подкожное введение ВДП железа в дозе 100 мг/кг массы животного практически повторяет характер изменений, происходящих в органах и тканях при введении порошка железа животным в дозе 10 мг/кг .

Введение суспензии высокодисперсного порошка железа в этой концентрации (10 мг/кг) контрольным животным приводит к достоверному увеличению содержания железа в крови и незначительному увеличению гемоглобина. Возможно, что усиливающий и защищающий эффект введенного порошка железа связан не с непосредственной добавкой необходимого железа( концентрация его слишком мала), а с изменением уровня свободного железа в крови, являющегося регулятором синтеза транспортирующих и депонирующих белков железа .

Отмечают, что белки оказывают влияние на процессы всасывания железа не сами по себе, а через входящие в их состав аминокислоты. Однако не у всех аминокислот повышающий эффект абсорбции железа одинаков. Только те аминокислоты, которые, в основном, содержат сульфгидрильные группы, обладают выраженными железосвязывающими свойствами. Повышение уровня глутатиона(GSH) в органах и культуре клеток, вызванное действием тяжелых металлов связано, с одной стороны, его защитными функциями, как перехвадчика радикалов, с другой- реализацией его биологического эффекта в системе глутатионзависимых ферментов[2] .

Нами обнаружено, что между уровнем сульфгидрильных групп в органах (печень, селезенка) и крови животных, содержащихся на железодефицитной диете, наблюдается определенная тенденция в изменении их уровней .

Однако, если в крови мышей на ранние сроки (10 суток) наблюдается снижение уровня тиолов, то в органах животных происходит значительное их увеличение. Так через 35 суток после начала наблюдений в селезенке и печени содержание общих сульфгидрильных групп превышает контрольный уровень практически в два раза .

Предварительное однократное введение ВДП железа животным в дозе 10 мг/кг массы животным, содержащимся на железодефицитной диете, вызывает достоверное снижение сульфгидрильных групп: общих в селезенке и печени, а небелковых только в селезенке по сравнению с уровнем тиолов в органах мышей, содержащихся на безжелезистой диете. Высокодисперсный порошок железа, снижая уровень сульфгидрильных групп в органах животных на фоне пищевого дефицита железа, по-видимому приводит к изменению проницаемости мембраны для ионов, либо к изменению во времени свойств ферромагнитных частиц .

При использовании ВДП железа в терапии железодефицитного состояния организма встает вопрос о распределении его в органах и тканях и возможном изменении свойств металлических частиц. Введенный в организм ВДП железа активно разносится кровотоком и межклеточной жидкостью по всем органам и тканям. Максимальное накопление ферромагнитного железа, введенного в дозе 2 и 100 мг/кг, наблюдается через одну неделю после введения ВДП. Через 2 недели после введения ВДП железа в дозе 2мг/кг веса животного наблюдается появление сигнала ЭПР с g-фактором 2,1. Через 6 недель после введения спектры ЭПР не отличаются от спектров ЭПР органов контрольных животных .

Таким образом, наблюдаемая нормализация содержания железа и уровня тиолов при введении ВДП железа на фоне развития анемии происходит за счет изменения во времени свойств ферромагнитных частиц. Так как дефицит железа в организме одно из наиболее распространенных нарушений обмена веществ, то накопление ферромагнитного железа, по-видимому, приведет к созданию дополнительного депо необходимого металла. Эта проблема является актуальным и в настоящее время, так как существует возможность использования ферромагнеников для детоксикации организма при повреждающих воздействиях. Исследования в этом направлении проводятся в Институте биохимической физики РАН[3] .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Федоров Ю.И., Иваненко Г.Ф., Бурлакова Е.Б. // Радиобиология 1984. Т. 24. N. 1 .

1 .

С. 104-107 .

2. Hirayama K.,Yasutake A. // J Elem.Exp. Med. 1998. V. 11.N. 2-3. P.209-217 .

Гончаров Л.А., Филиппов В.И., Кузнецов А.А., Комиссарова Л.Х., Кутушов М.В. // 3 .

Материалы Междун. конф. Санкт-Петербург 2001. С.42 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА МАГНИТНОЙ

МАЗИ НА ГИДРОФИЛЬНОЙ ОСНОВЕ

Ведерникова И.А., Левитин Е.Я., Оноприенко Т.А .

Национальный фармацевтический университет 61002, г. Харьков, ул. Пушкинская, 53, тел/факс (0572) 47-01-64

–  –  –

Препаратам местного действия в современной фармации уделяется все больше внимания. Особенно это касается комплексной терапии гнойновоспалительных процессов, которые остаются одной из наиболее важных проблем современной медицины, учитывая их массовый характер. Работа направлена на создание новой магнитоуправляемой мягкой лекарственной формы многонаправленного действия на гнойно-воспалительный процесс на гидрофильной основе. Ее аналогом послужила мазь “Левомеколь”, разработанная учеными НфаУ [1], которая с успехом применяется в лечении воспалительных процессов. Дополнительно в нее были введены магнетит и диметилсульфоксид (ДМСО) .

Цель работы состояла в определении количественного состава магнитной мази с магнетитовым наполнителем, а именно в определении концентрации магнетита и ДМСО .

Для определения оптимальных концентраций магнетита и ДМСО в мази был предложен метод, моделирующий эффект магнитоуправляемости, с использованием твердого постоянного магнита – источника внешнего магнитного поля .

Для имитации кожной поверхности был предложен агаровый гель в чашках Петри. Навеску исследуемого образца равномерным слоем наносят на поверхность агарового геля. После этого через марлевую салфетку накладывают постоянный магнит, изготовленный в форме гибкой пластины .

Через некоторое время проводят определения массы салфетки с поглощенным мазевым содержимым. По разнице между полученным результатом и массой чистой салфетки определяют массу содержимого, которое поглащается .

Были исследованы образцы магнитной мази с содержанием ДМСО 4, 7, 10, 13, 15% (при концентрации магнетита 19%). Время экспозиции постоянного магнита составляло 10 минут. Агаровый гель использовался высокой концентрации без заметных следов влаги на поверхности. Результаты исследований представлены на рис. 1 .

поглащенное содержимое,%

–  –  –

Рис. 1. Магнитоуправляемая активность образцов магнитной мази Анализируя полученные результаты следует отметить, что с увеличением содержания ДМСО в образцах, количество поглощенного содержимого постепенно увеличивается, что свидетельствует об усилении подвижности мази. Следует отметить, что в областях высоких концентраций ДМСО выше 10% значительного роста массы поглощенного содержимого не происходит. Поэтому, для дальнейших исследований была выбрана мазь с концентрацией ДМСО 10%. Это значение концентрации обеспечивает мази достаточную подвижность и удовлетворительные реологические характеристики, что подтверждают данные предыдущих исследований структурно-механических свойств магнитной жидкости [2] .

Значение концентрации магнитного наполнителя мази должно обеспечивать удовлетворительные магнитные и фармакологические характеристики мази. При определении концентрации магнетита исследовались магнитоуправляемость образцов магнитной мази и их антимикробное действие .

В исследованиях были использованы образцы магнитной мази с концентрацией магнетита 5, 12, 19, 26 и 33% (при содержании ДМСО 10%). Эксперимент проводили с агаровым гелем без следов влаги на поверхности, что имитировало сухую кожу (вариант 1) и с влажным гелем – имитация гнойной раны (вариант 2). Время экспозиции магнита составляло 10 минут для обоих случаев. Результаты приведены на рис.2 поглаще нное соде ржимое, %

–  –  –

Интересно отметить, что значения массы поглощенного содержимого существенно зависит от условий эксперимента и приобретает максимальные значения при концентрации магнетита 12, 19 и 26%. Таким образом, магнитная мазь под действием внешнего магнита способна поглощать значительные количества раневого содержимого. Это практически подтверждает эффективность использования магнитных мазей при лечении гнойно-воспалительных заболеваний при помощи внешнего источника магнитного поля [3,4] .

Для образцов магнитной мази с содержанием магнетита 12%, 19% и 26% была исследована антимикробная активность (методом диффузии в агаровый гель). При этом дополнительно в образцы были введены фармакологически активные компоненты мази “Левомеколь”: левомицетин – 1% и метилурацил – 4%. Результаты эксперимента приведены в табл.1 .

Таблица 1 Антимикробная активность образцов магнитной мази

–  –  –

Полученные данные свидетельствуют о влиянии концентрации магнетита на антимикробную активность образцов. При этом чувствительность стандартных штаммов микроорганизмов к образцу мази с содержанием магнетита 19% наибольшая. Это обусловило окончательный выбор концентрации магнетита в мази .

Таким образом, в результате проведенных исследований был подобран количественный состав магнитной мази на гидрофильной основе с магнетитом, названная как - “Магнетитовая мазь” [5] .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Безуглая Е.П., Белов С.Г., Гунько В.Г. и др. Теория и практика местного лечения гнойных ран. / Под ред. Б.М. Даценко - К.: Здоров’я, 1995.-384с .

И.А. Ведерникова, Е.Я. Левитин, Т.О. Оноприенко. Реологические характеристики гидрофильного магнитного носителя// Сб. науч. трудов 10-й юбил. Междунар. Плесской конф. По магн. Жидкостям, Плес, Россия. – 2002.- С.121-123 .

Использование магнитной мази при лечении гнойных ран/ О.А. Савин, С.Н. Цыбусов, 3 .

Г.А. Буланов и др.// Там же. – 2002. – С. 330-331 .

Пат. 47059А, Україна, МПК А61К9/06, А61N2/06. Спосiб лiкування iнфiкованих ран / 4 .

Є.Я. Левiтiн, Т.О. Онопрiєнко, I.О. Ведерникова, Д.I. Дмитрiэвський, I.Л.Дикий (Україна); Нац. фарм. университет - №2001074841; Заявл. 10.07.01; Опубл. 17.06.02, Бюл.№6. – 4с .

Пат.59838А, Україна, МПК А61К9/06, А61N2/06. Магнетитова мазь багатоспрямованої 5 .

дiї на гiдрофiльнiй основi / Є.Я. Левiтiн, Т.О. Онопрiєнко, I.О. Ведерникова, Д.I. Дмитрiэвський, I.Л.Дикий (Україна); Нац. фарм. академiя України - №20021210457; Заявл .

10.07.01; Опубл.15.09.03, Бюл.№9.- 6с .

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ

ЖИДКОСТЕЙ В ТЕХНИКЕ

НОВЫЕ МАГНИТОЖИДКОСТНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

ДЛЯ ФЕРМЕНТЕРОВ

Михалев Ю.О., Лысенков С.Г .

ФГУП «Специальное конструкторско-технологическое бюро «Полюс» Министерства образования Российской Федерации»

153000, г. Иваново, ул. Советская, 32. Е-mail: polyus@com.ivanovo.ru Михалев Юрий Олегович – директор-главный конструктор ФГУП СКТБ «Полюс», д.т.н., профессор, академик Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, заслуженный изобретатель России. Специалист в области магнитных жидкостей, уплотнений и узлов трения. Опубликовал более 100 научно-технических работ, технические разработки защищены 65 авторскими свидетельствами, а также патентами РФ и США .

Лысенков Сергей Германович – заведующий отделом ФГУП СКТБ «Полюс», чл.-кор. Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, лауреат премии Ленинского комсомола, специалист в области магнитожидкостных уплотнений. Автор 17 научно-технических работ и 23 изобретений в области магнитожидкостных уплотнений .

В биологической промышленности в процессе культивирования клеток и вирусов используют ферментеры с перемешивающими устройствами, которые должны обеспечивать стерильность процесса и не допускать утечку экологически вредных продуктов. Ранее для герметизации перемешивающих валов в лабораторных ферментерах применяли герметичные магнитные муфты, имеющие малый передаваемый момент вращения, а в промышленных - торцовые механические уплотнения, работающие с утечкой герметизируемой среды. Магнитожидкостные уплотнения (МЖУ), использующие для герметизации магнитную жидкость, относятся к бесконтактным щелевым уплотнениям, в которых магнитная жидкость удерживается магнитным полем в рабочих зазорах между сопрягаемыми деталями. МЖУ имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными уплотнениями: обеспечивают практически полную герметичность, что особенно важно при герметизации объемов с экологически вредными средами, утечки которых недопустимы;

выдерживают многократную стерилизацию перегретым паром при температуре до 135 оС и перепаде давлений до 3 Ати, а также опрессовку в статическом режиме перепадом давлений 4,5 Ати; не выделяют продуктов износа и исключают проникновение посторонней биофлоры; надежны в работе – время работы до первого отказа составляет 5 – 10 лет; не требуют постоянного обслуживания и обладают малыми собственными потерями на трение .

В ФГУП СКТБ «Полюс» разработаны МЖУ для лабораторных ферментеров с объемом 0,01...0,02 м3 (рис. 1 – 3), которые прошли всесторонние испытания на стерильность, герметичность, нейтральность по отношению к различным вирусам и клеткам и рекомендованы к применению в биологической промышленности. Конструкция МЖУ автономна и содержит (см. рис. 1) корпус 1, вал 5, установленный на двух подшипниках 4, полюсные приставки, выполненные в виде втулки 2 с двумя или более кольцевыми проточками на внешней поверхности, в которые установлены постоянные магниты 3 [1] .

Концентраторы магнитного поля б выполнены на поверхности вала 5 или на внутренней поверхности втулки 2. Зазор между втулкой и валом заполнен магнитной жидкостью 7, образующей кольцевые барьеры на каждом концентраторе магнитного поля 2. Статические зазоры между корпусом 1 и втулкой 2 герметизированы с прокладкой 8. Если вал выполнен из немагнитопроводного материала, то на вал 5 под втулкой 2 устанавливается магнитопроводная цилиндрическая насадка, на внешней поверхности которой выполнены концентраторы магнитного поля. В другом варианте конструкции МЖУ с немагнитопроводным валом (рис. 2) в корпусе 1 на подшипниках 4 устанавливается полый цилиндр 11 с размещенной в нем втулкой 2, герметично соединенный с валом через прокладку 12 и охватывающий магнитопроводную цилиндрическую насадку 9, установленную герметично в корпусе 1 соосно втулке 2 [1] .

МЖУ работает следующим образом. Основные магнитные потоки от постоянных магнитов 3, установленных в каждую кольцевую проточку на внешней поверхности втулки 2, разветвляются на две составляющие - рабочие потоки (Ф1, Ф2, Ф3), проходящие через рабочий зазор между втулкой 2 и валом 5, и паразитные потоки (Ф10, Ф20, Ф30), проходящие через тело втулки под кольцевой проточкой. Рабочие магнитные потоки обеспечивают требуемую величину магнитного поля, необходимую для удерживания магнитной жидкости в рабочем зазоре. Магнитная жидкость 7 под действием рабочих магнитных потоков образует кольцевые магнитожидкостные барьеры над каждым концентратором магнитного поля 6, которые удерживают действующий перепад давлений. При этом критический перепад давлений (максимальный перепад давлений, удерживаемый МЖУ) пропорционален количеству концентраторов и величине магнитного поля. Паразитные потоки не участвуют в удерживании действующего перепада давлений, поэтому их стремятся уменьшить .

Для этого толщину тела втулки под кольцевой проточкой выбирают наименьшей так, чтобы тело втулки в этом месте находилось в состоянии магнитного насыщения. В этом случае величина паразитного потока составляет 10-15% от рабочего потока, что не оказывает существенного отрицательного влияния на критический перепад давлений. Выполнение полюсных приставок в виде втулки позволяет обеспечить большую равномерность по окружности рабочего зазора между внутренней поверхностью втулки и концентраторами магнитного поля, поскольку при этом увеличивается длина базовой поверхности втулки, по которой она устанавливается в корпусе. Это приводит к тому, что критический перепад давлений предлагаемой конструкции на 20-30% выше, чем у обычной при одних и тех же габаритных размерах. Кроме того, в предлагаемой конструкции необходима только одна прокладка для герметизации статических зазоров между втулкой и корпусом, что повышает надежность уплотнения в целом .

В другом варианте конструкции МЖУ с немагнитопроводным валом (см. рис. 2) обеспечивается еще большая равномерность по окружности рабочего зазора благодаря отсутствию консольной установки втулки 2 относительно подшипников 4, а также возможности технологического исключения погрешности сопряжения корпуса 1 и магнитопроводной цилиндрической насадки 9, которая обеспечивается финишной обработкой посадочных поверхностей корпуса 1 и концентраторов магнитного поля 6 после сборки системы "корпусцилиндрическая насадка". При этом критический перепад давлений этой конструкции МЖУ на 30-40% выше, чем у обычной конструкции при одних и тех же габаритных размерах. Увеличение равномерности рабочего зазора и критического перепада давлений позволяет повысить стабильность рабочих характеристик МЖУ во времени, а соответственно их надежность и долговечность. По отзывам предприятий, использующих лабораторные ферментеры с МЖУ, отказы МЖУ связаны в основном с выработкой ресурса подшипников качения .

Наработка на ресурс до первого отказа составляет 8 -10 лет .

В ФГУП СКТБ «Полюс» разработаны МЖУ для промышленных ферментеров с рабочим объемом 0,025...2 м3 (рис. 4, 5), опытная партия которых в количестве 100 шт. прошла длительные испытания в условиях промышленного производства вакцин. Особенностью этих уплотнений является возможность работы при больших радиальных биениях вала. МЖУ содержит магнитный узел, включающий (см. рис. 4) постоянный магнит 5 и полюсные наконечники 1 [2]. Магнитный узел установлен на вращающейся части 4 составного корпуса. Промежуточная втулка 11 жестко установлена в неподвижной части 3 составного корпуса. Возможно и обратное расположение деталей, т.е. установка магнитного узла на неподвижной части составного корпуса, а промежуточной втулки - на вращающейся части. Уплотняемый зазор, образованный полюсными наконечниками 1 и промежуточной втулкой 11, заполнен магнитной жидкостью 10. Для повышения эффективности работы магнитного узла на поверхности полюсных наконечников или промежуточной втулки выполнены кольцевые канавки. Вращающаяся и неподвижная части составного корпуса соединены через подшипниковую опору 2, обеспечивающую постоянство уплотняемого зазора. Вращающаяся часть корпуса соединена с валом 8 втулкой вала 6. Места их соединений уплотнены эластичными кольцами 7 и 9, обеспечивающими возможность радиально-угловых перемещений этих деталей относительно друг друга. МЖУ присоединено к уплотняемому ферментеру 14 через фланец 13. Корпус 3 МЖУ может также иметь возможность радиально-угловых перемещений относительно фланца 13 за счет эластичного кольца 12 .

МЖУ работает следующим образом. Вращение от вала 8 за счет силы трения колец 7 и 9 через втулку вала 6 передается вращающейся части 4 составного корпуса и установленному в ней магнитному узлу, состоящему из полюсных наконечников 1 и постоянного магнита 5. Магнитное поле, создаваемое магнитным узлом в рабочем зазоре МЖУ, образованном вращающимися полюсными наконечниками 1 и неподвижной промежуточной втулкой 11, удерживает в нем магнитную жидкость 10, тем самым обеспечивая его герметизацию. Выполнение корпуса составным и установка подшипниковой опоры 2 между его составными частями обеспечивает равномерность рабочего зазора, заполненного магнитной жидкостью, по окружности промежуточной втулки 11. А установка подшипниковой опоры 2 на наружной поверхности магнитного узла симметрично относительно полюсных наконечников 1, во-первых, позволяет исключить неблагоприятное воздействие на нее уплотняемой среды и, во-вторых, максимально снизить влияние собственного боя подшипниковой опоры на равномерность рабочего зазора МЖУ, что позволяет получить достаточную точность уплотняемого зазора, используя одну подшипниковую опору вместо традиционных двух. Рассмотрим работу уплотнения при биении вала. Компенсация биений вала происходит за счет нежесткого соединения втулки вала 6 с валом 8 и вращающейся частью 4 корпуса МЖУ. Пусть первоначально цилиндрические оси вала 8, втулки вала 6, промежуточной втулки 11 и полюсных наконечников 1 совпадают и образуют базовую ось. При биении вала ось вала отклоняется от базовой оси на угол под воздействием радиальной механической нагрузки. Поскольку втулка вала 6 имеет возможность радиальных и угловых перемещений, то ее ось также отклоняется от базовой на угол. При этом механическая нагрузка практически не передается на вращающуюся часть 4 составного корпуса МЖУ и соответственно на подшипниковую опору 2, что облегчает работу подшипниковой опоры и увеличивает ее ресурс работы. Таким образом, втулка вала, передавая вращательное движение от вала к подвижной части составного корпуса, качается вслед за биениями вала и предотвращает воздействие радиальной механической нагрузки от биений вала на подшипниковую опору МЖУ. Следует отметить, что при качении втулки вала 6 герметичность ее соединения с валом 8 и вращающейся частью 4 составного корпуса не нарушается благодаря тому, что обжатие колец 7 и 9, отвечающее за герметичность соединения, остается при этом практически неизменным. Если биение превысит некоторую допустимую величину, то необходимо дополнительно сделать соединение фланца 13 с неподвижной частью 3 корпуса МЖУ с возможностью радиальных и угловых перемещений за счет эластичного кольца 12 .

При этом составной корпус будет качаться вслед за биениями вала, осуществляя дополнительную компенсацию биений. При использовании предложенной схемы компенсации биений подшипниковая опора 2 остается практически ненагруженной. Применение вышеприведенной конструкции позволил значительно повысить надежность МЖУ, работающих при сильном биении вала .

Результаты более чем десятилетней эксплуатации показали, что МЖУ для промышленных ферментеров соответствуют требованиям биологической промышленности. Наработка на ресурс до первого отказа составляет 4 - 6 лет .

Применение МЖУ позволило увеличить надежность сохранения стерильности продукта, повысить производительность труда и уменьшить брак выпускаемой продукции .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Михалев Ю.О., Лысенков С.Г. Патент РФ № 2219400. Магнитожидкостное уплотнение .

1 .

Опубл. Бюл. № 35, 2003 .

Михалев Ю.О., Лысенков С.Г. Патент РФ № 2205309. Магнитожидкостное уплотнение .

2 .

Опубл. Бюл. № 15, 2003 .

ИНЕРЦИОННЫЙ МАССОВЫЙ РАСХОДОМЕР

ДЛЯ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Майоров Е.В., Онищук В.А., Институт биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, Москва, 119991, ул. Косыгина, д. 4, E – mail: sal@deom.chph.ras.ru Среди большого числа типов измерителей расходов протекающих жидкостей и газов существует сравнительно узкий класс приборов, измеряющих массовые расходы, в которых, как правило, и заинтересован конечный потребитель. В этот класс попадают приборы измеряющие:

колебаний специальным образом завихрённых потоков;

деформации температурного поля подогреваемого извне трубопровода и омываемого измеряемой средой изнутри;

гироскопических моментов, возникающих на двигающихся участках трубопроводов, или инерционных моментов (или усилия Кориолиса) на вращающихся в измеряемом потоке турбинах (или роторах с радиальными каналами) .

В настоящей работе авторы предлагают новый способ измерения плотности-расхода жидкости, не встречавшийся им ранее. Исходя из существа процессов, происходящих в предлагаемом идеальном измерителе, его можно отнести к классу массовых инерциальных расходомеров, считая при этом, что он наделён осбенностями резко отличающих его от других представителей этого класса .

По сути измерение плотности-расхода жидкости сводится к:

введению в измеряемую жидкость переменного, осе симметричного импульса силы, направленного перпендикулярно её распространению, что приводит к изменению количества движения протекающей жидкости в направлении её распространения на участке трубопровода, где этот импульс вводится;



Pages:     | 1 || 3 |



Похожие работы:

«Relay Protection and Substation Automation of Modern Power Systems (Cheboksary, September 9-13, 2007) S6-4: Novel aspects in secondary systems Микропроцессорный быстродействующий АВР как средство повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей С.И. ГАМАЗИН, В.А. ЖУКОВ, С.А. ЦЫРУК, В.Н. КОЗЛОВ, А.О. ПАВЛОВ В...»

«Группа Т99 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Единая система защиты от коррозии и старения ГОСТ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ 9.901.1-89 (ИСО 7539-1-87) Общие требования к методам испытаний на коррозионное растрескивание Unified syst...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) ПРАВИЛА приема в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 201...»

«110 ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2013. Т. 54, N5 УДК 532.546 ГИДРОДИНАМИКА СЛОЯ ЖИДКОСТИ НА РОТОРЕ АДГЕЗИОННОГО НЕФТЕСБОРЩИКА А. И. Филиппов, Т. А. Ишмуратов Стерлитамакская государственная педагогическая академия им. З. Биишевой, 453104 Стерлитамак E-mail: psi0nix@mail.ru Предложена приближенная модель описания гидр...»

«СОДЕРЖАНИЕ MI H64 516F Меры предосторожности Описание прибора Перед первым использованием варочной панели Использование варочной панели Использование таймера Уход и чистка Рекомендации по поиску неисправностей Сбой работы дисплея и диагностика Инструкция по устан...»

«ГОСТ 269-66 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕЗИНА ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ Издание официальное ИНК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва черные кружева УДК 678.4:620.17:006.354 Группа Л69 М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т РЕЗИНА Общие требования к проведению фи шко-механичес...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 2014 №4 УДК 622.7 СЕЛЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ, ОБУСЛОВЛЕННАЯ ХИМИЧЕСКИ ЗАКРЕПИВШИМСЯ РЕА...»

«РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВСТРАИВАЕМЫЙ ЖАРОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОШКАФ БЫТОВОЙ Бытовой тип BDE www.darina.su E-mail: info@darina.su :vk.com/club68355458 ЧАЙКОВСКИЙ ЗАВОД ГАЗОВОЙ АППАРАТУРЫ BDE411 00 000 РЭ Уважаемый покупатель! Благодарим Вас за выбор жарочного...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ ISO 13366-2— СТАНДАРТ МОЛОКО Подсчет соматических клеток Часть 2 Р уководство по работе...»

«1 Архивное управление Кемеровской области Государственное казенное учреждение Кемеровской области "Государственный архив Кемеровской области" Научно-техническая обработка документов постоянного сро...»

«УТВЕРЖДАЮ Председатель Конкурсной комиссии АО "Транснефть Верхняя Волга" _ А.Д.Шульц "" _ 2014 г. ПРОТОКОЛ № 3 / 20-ВНП/ТПР/7-05.2015 заседания Конкурсной комиссии АО "Транснефть Верхняя Волга" по в...»

«Гравировально-фрезерные станки Моделист60180AL, Моделист90180AL, Моделист60180AL Руководство по эксплуатации СОДЕРЖАНИЕ: 1. Общие сведения 1 2. Комплект поставки 1 3 . Технические характеристики 1 4. Безопасность при работе 3 5. Транспортировка и упаковка 3 6. Установка, подключение и нач...»

«Порше Центр Краснодар • 350015 • Краснодар • Новокузнечная, 34/1 ООО "Премиум Кар"Получатель: PC Krasnodar (Premium Car), Новокузнечная, 34/1 350015 Краснодар 350015 Краснодар Телефон: +...»

«О т к р ы т о е акционерное о б щ е с т в о " Р о с с и й с к и е ж е л е з н ы е д ор о ги " филиал ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДИРЕКЦИЯ ИНФРАСТУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЕ ВАГОННОГО ХОЗЯЙСТВА Проектно конструкторское бюро вагонного хозяйства МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕСНЫХ ПАР ШАБЛОНО...»

«54 Математическое и имитационное моделирование сложных систем ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МОЩНОСТЕЙ АКСУСКОГО ЗАВОДА ФЕРРОСПЛАВОВ Д. И. Усанов Казанский государственный технический университет им. А. Н. Туполева, 420111, Казань, Россия УДК 004....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А ЗА Н И Я П О О П Р ЕД Е Л Е Н И Ю М О РО ЗО С Т О Й К О С Т И Б Е ТО Н А П О В Е РХ Н О С Т Н О Г О С Л О Я П О К Р Ы Т И Й А Э РО Д РО М О В У Т В Е РЖ Д Е Н Ы Первым заместителем начальника строительства и расквартирования войск 28...»

«Закрытое акционерное общество Микроэлектронные датчики и устройства ЗАО "Мидаус" ОКП 42 1725 УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ЗАО "Мидаус" В. М. Стучебников "" 2011 г . БЛОКИ ПИТАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ МИДА-БПП-102-Ех И МИДА-БПП-102К-Ех РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ МДВГ.426445.001РЭ УТВЕРЖДАЮ Раздел 16 "Мето...»

«ГРИЛЬ КОНВЕКЦИОННЫЙ Ф3КЭЛ/1 ПАСПОРТ Ф3КЭЛ/1 ГРИЛЬ КОНВЕКЦИОННЫЙ Данный паспорт является документом, совмещенным с руководством по эксплуатации. Данный паспорт в течение всего срока эксплуатации гриля должен находиться у лиц, ответственных за эксплуатацию гриля. Содержание 1. Общие указания 2 2.На...»

«Печи банные ФЕРИНГЕР ПАСПОРТ И РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ Благодарим вас за то, что вы оказали предпочтение нам, выбрав продукцию завода "Ферингер и К" которая по своим техническим данным и дизайну представляет собой значительный шаг вперед по сравнению с традиционным...»

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Директор института Архитектурно-строительный институт _Д. В. Ульрих 28.06.2017 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА практики к ОП ВО от 27.10.2017 №007-03-0581 Практика Учебная практика для направления 54.03.01 Дизайн Уровень бакалавр Тип программы Академический бакалавриат профиль подготовки...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет имени н . э. Баумана'' (МГТУ и...»

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 2015 Т. 7 № 3 С. 767774 СТЕНДОВЫЕ ДОКЛАДЫ УДК: 004.94 Алгоритмическое построение явных численных схем и визуализация объектов и процессов в вычислительном...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ Т. П. Мишура, О. Ю. Платонов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ Учеб...»

«Толмачев А.И. Введение в географию растений. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1974. 244 с. Onipchenko V.G. Alpine vegetation of the Teberda reserve, the Northwestern Caucasus. Zrich, 2002. 168 p. Prtel M., Zobel M., Zobel K., van der Maarel E. The sp...»

«Порше Центр Краснодар • 350015 • Краснодар • Новокузнечная, 34/1 ООО "Премиум Кар"Получатель: PC Krasnodar (Premium Car) Новокузнечная, 34/1 350015 Краснодар 350015 Краснодар Телефон: +7-861-255-3...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.