МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Князьков Н. Н.
Институт Аналитического приборостроения РАН, 198103 Санкт-Петербург
В докладе обобщены результаты
многолетних исследований по разработке методов ультразвукового
разделения суспензий и их применению в биологии и медицине. Выделены
две группы методов: Первая из них базируется на использовании
эффекта пространственного разделения компонентов суспензий в поле
стоячей ультразвуковой волны. Его суть заключается в том, что
под действием сил радиационного давления ультразвука частицы суспензии
собираются в слои, отстоящие друг от друга на половину длины ультразвуковой
волны. Концентрации частиц в слоях обеспечивает возможность быстрого
и эффективного взаимодействия между частицами. В свою очередь,
наличие между слоями зон, свободных от частиц, обеспечивает возможность
анализа свойств суспендирующей среды. Вторая - на применении нового
физического принципа фракционирования, названного нами "Проточным
ультразвуковым селектированием". Суть принципа заключается
в селективном удерживании микрочастиц ультразвуковым полем, созданным
в потоке несущей жидкости. Ультразвуковое поле создается в проточной
ячейке и играет роль "объемного управляемого фильтра",
обеспечивающего селективное удерживание тех или иных микрочастиц
в зависимости от их характеристик и параметров поля. Разделение
микрочастиц на фракции может быть осуществлено в соответствии
с их размерами, плотность и сжимаемостью, характеризуемой скоростью
ультразвука в материале частиц. Сжимаемость является уникальным
параметром разделения, что позволяет ставить новый принцип в один
ряд с классическими принципами фракционирования. Параметры ультразвукового
поля, используемого в методах таковы, что материал биологических
проб сохраняет свои свойства на интактном уровне. В свою очередь,
при введении в пробу реагентов их взаимодействие с материалом
пробы существенно ускоряется за счет акустических микротечений,
увеличивающих массообмен. Методы могут быть реализованы в препаративном
и аналитическом вариантах. В последнем случае операции фракционирования
проводятся в микроячейке (объем 10-30 мкл), которая пространственно
совмещается с чувствительной зоной датчика аналитического устройства.
Все перечисленное обеспечивает ранее недоступные возможности в
решении многих задач подготовки и анализа проб. К настоящему времени
накоплен существенный методический и технический задел по использованию
рассмотренных вариантов ультразвуковой обработки для решения биомедицинских
задач. Выявлена высокая эффективность использования первой группы
методов в задачах определения концентрации клеточных суспензий,
анализа свойств суспендирующей среды, постановки реакций агглютинации
в платах для микротитрования и кюветах. Вторая группа методов
обеспечивает высокую эффективность в решении задач по концентрированию
исследуемого биоматериала из проб большого объема, очистке проб
от балласта, разделению на фракции и концентрированию материла
проб, смене суспендирующих сред, инкубированию проб с реагентами,
отделению несвязавшихся веществ после инкубирования и др.