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.