УДК: 535.14, 57.043

Исследование воздействия широкополосного терагерцового излучения на функциональную активность клеток

Дука (Цуркан) М.В., Кудрявцев И.В., Серебрякова M.K., Несговорова Ю.С., Назарова И.В., Трулев А.С., Смолянская О.А., Беспалов В.Г., Полевщиков А.В.

Полный текст «Оптического журнала»

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Дука (Цуркан) М. В., Кудрявцев И. В., Серебрякова М. К., Несговорова Ю. С., Назарова И. В., , Трулев А. С. , Смолянская О. А., Беспалов В. Г., Полевщиков А. В. Исследование воздействия широкополосного терагерцового излучения на функциональную активность клеток // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 11. С. 16–23.

Duka (Tsurkan) M. V., Kudryavtsev I. V., Serebryakova M. K., Nesgovorova Yu. S., Nazarova I. V., Trulev A. S., Smolyanskaya O. A., Bespalov V. G., Polevshchikov A. V. Study of the action of broad-band terahertz radiation on the functional activity of cells [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2013. V. 80. № 11. P. 16–23.

Ссылка на англоязычную версию:

M. V. Duka (Tsurkan), Yu. S. Nesgovorova, O. A. Smolyanskaya, V. G. Bespalov, I. V. Kudryavtsev, A. V. Polevshchikov, M. K. Serebryakova, I. V. Nazarova, and A. S. Trulev, "Study of the action of broad-band terahertz radiation on the functional activity of cells," Journal of Optical Technology. 80(11), 655-660 (2013). https://doi.org/10.1364/JOT.80.000655

Аннотация:

С целью определения границ биологически безопасных предельно допустимых уровней импульсного терагерцового (ТГц) излучения разработан макет установки для облучения культур клеток, находящихся в жидкой среде, широкополосным ТГц излучением диапазона частот 0,05-1,2 ТГц. Исследовано воздействие ТГц излучения на функциональную активность клеток ряда биологических культур, в том числе ти-моцитов и спленоцитов мышей. Влияние оценивали при помощи проточной цитометрии с использованием анализа интенсивности флуоресценции ДНК связывающих красителей. Показано, что терагерцовое излучение со средней плотностью мощности до 10 мкВт/см ² и длительностью воздействия в 1 минуту не оказывает влияния на изменение функциональной активности клеток. Не обнаружено статистически достоверных изменений в соотношении живых и находящихся на разных стадиях апоптоза клеток, а также в распределении клеток по фазам клеточного цикла. Сделан вывод о возможности применения ТГц излучения с такими характеристиками для задач медицинской спектроскопии.

Ключевые слова:

тгц излучение, предельно допустимые уровни облучения, проточная цитометрия, анализ интенсивности флуоресценции днк связывающих красителей

Список источников:

1. Zhang X.C., Xu J. Introduction to THz wave photonics. NY.: Springer, 2009. Р. 246.
2. Globus T.R., Woolard D.L., Khromova T., Crowe T.W., Bykhovskaia M., Gelmont B.L., Hesler J and Samuels A.C. THz-spectroscopy of biological molecules // J. Bio. Phys. 2003. V.29. №2. P.89–100.
3. Цуркан М.В., Балбекин Н.С., Собакинская Е.А., Панин А.Н., Вакс В.Л. Исследование спектра ДНК методами ТГц спектроскопии // Опт. и спектр. 2013. Т. 144, №6. С. 981–986.
4. Humphreys K,Loughran JP,Gradziel M,Lanigan W,Ward T,Murphy JA,O'sullivan C. Medical applications of Terahertz Imaging: a Review of Current Technology and Potential Applications in Biomedical Engineering // Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2004. №2. 1302–5.
5. Wilmink G.J. and Grundt J.E. Invited review article: current state of research on biological effects of terahertz radiation // J. Infrared Millimeter Terahertz Waves. 2011. V.32. №10. P. 1074–1122.
6. Shapiro H.M. Practical Flow Cytometry / John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA., 4th edition. 2003. 681 p.
7. Olshevskaya, J.S., Ratushnyak, A.S., Pertov, A.K., Kozlov, A.S., Zapara, T.A. Effect of terahertz electromagnetic waves on neurons systems // Proc. “Computational Technologies in Elecrtical and Electronics Engineering, 2008. SIBIRCON 2008. IEEE Region 8 International Conference on”. 2008. C. 210–211.
8. Olshevskaya, J.S., Kozlov, A.S., Petrov A.K., Zapara, T.A., Ratushnyak, A.S. Cell membrane permeability under the influence of terahertz laser radiation // Vestnik Novosibirsk State University. 2010. V. 5. №4. P. 177–181.

9. Gerald J. Wilmink, Bennett L. Ibey, Caleb L. Roth, Rebecca L. Vincelette, Benjamin D. Rivest, Christopher B. Horn, Joshua Bernhard, Dawnlee Roberson, William P. Roach // Determination of Death Thresholds and Identification of Terahertz-Specific Gene Expression Signatures. Proc. SPIE. 2010. V.7562. P.75620K–1 –75620K–8.
10. Беспалов В.Г., Крылов В.Н., Путилин С.Э., Стаселько Д.И. Генерация излучения в дальнем ИК диапазоне спектра при фемтосекундном оптическом возбуждении полупроводника InAs в магнитном поле // Опт. и спектр. 2002. Т.93. №1. С. 158–162.
11. Tsurkan M.V., Smolyanskaya O.A., Bespalov V.G., Penniyainen V.A., Kipenko A.V., Lopatina E.V., Krylov B.V. Changing growth of neuritis of sensory ganglions by terahertz radiation // Proc. Of SPIE. 2012. V. 8261, 82610S–1.
12. Idziorek T., Estaquier J., De Bels F., Ameisen J.C. YOPRO-1 permits cytofluorometric analysis of programmed cell death (apoptosis) without interfering with cell viability // J. Immunol. Methods. 1995. V.185.№2. P.249–258.
13. Stokes L., Jiang L.H., Alcaraz L., Bent J., Bowers K., Fagura M., Furber M., Mortimore M., Lawson M., Theaker J., Laurent C., Braddock M., Surprenant A. Characterization of a selective and potent antagonist of human P2X(7) receptors, AZ11645373 // Br.J.Pharmacol. 2006. V.149. №7. P.880–887.
14. Glisic-Milosavljevic S., Waukau J., Jana S., Jailwala P., Rovensky J., Ghosh S. Comparison of apoptosis and mortality measurements in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using multiple methods // Cell Prolif. 2005. V.38. №5. P.301–311.
15. Pozarowski P., Darzynkiewicz Z. Analysis of cell cycle by flow cytometry // Methods Mol.Biol. 2004. V. 281. P.301–311.
16. Darzynkiewicz Z., Huang X. Analysis of cellular DNA content by flow cytometry // Curr. Protoc. Immunol. 2004. Ch.5. Unit 5.7.