RU2348694C1 - Device for bioculture cell irradiation - Google Patents
Device for bioculture cell irradiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348694C1 RU2348694C1 RU2007129978/13A RU2007129978A RU2348694C1 RU 2348694 C1 RU2348694 C1 RU 2348694C1 RU 2007129978/13 A RU2007129978/13 A RU 2007129978/13A RU 2007129978 A RU2007129978 A RU 2007129978A RU 2348694 C1 RU2348694 C1 RU 2348694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioculture
- thermostat
- generator
- radiation
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, биологии, медицины и биофизики и может быть использовано в биотехнологических производствах и в научных целях для дистанционного стимулирования скорости роста и изучения биологических характеристик развивающихся клеточных культур прокариотических и эокариотических клеток.The invention relates to the field of biotechnology, biology, medicine and biophysics and can be used in biotechnological industries and for scientific purposes to remotely stimulate the growth rate and study the biological characteristics of developing cell cultures of prokaryotic and eocaryotic cells.
Известно выращивание клеток в термостатах, при этом стимулирование роста осуществляется за счет подбора температур и питательной среды.It is known to grow cells in thermostats, while growth is stimulated by selecting temperatures and a nutrient medium.
Недостатком данного устройства являются ограничения в получении высоких концентраций клеток.The disadvantage of this device is the restrictions in obtaining high concentrations of cells.
Известна круговая качалка УВМТ-12-250, представляющая собой держатель для колб с культурой, размещенный в термостатируемом объеме, обеспечивающем оптимальную температуру для развития клеток. Колбы подвергаются постоянному встряхиванию, что обеспечивает аэрацию (насыщение среды кислородом) выращиваемой культуры.Known circular rocking chair UVMT-12-250, which is a holder for flasks with culture, placed in a thermostatically controlled volume, providing the optimum temperature for the development of cells. The flasks are constantly shaken, which provides aeration (saturation of the medium with oxygen) of the grown culture.
При этом число клеток в популяции резко возрастает.In this case, the number of cells in the population increases sharply.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является установка, состоящая из панорамного измерителя коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) и ослабления, в составе генератора качающейся частоты и индикатора, направленного рефлектометра, МСВ ячейки, датчика прошедшей волны, электромагнита, амперметра, источника стабилизированного тока, датчика Холла; измерителя магнитной индукции, пробирки с биокультурой (см. патент на изобретение РФ №2287014, МПК C12N13/00).The closest in technical essence to the proposed solution is the installation consisting of a panoramic meter of the standing voltage wave coefficient (VSWR) and attenuation, consisting of a oscillating frequency generator and indicator, directional reflectometer, MSW cell, transmitted wave sensor, electromagnet, ammeter, stabilized current source Hall sensor; magnetic induction meter, test tubes with bioculture (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2287014, IPC C12N13 / 00).
Недостатком известного устройства является сложность установки, недостаточная эффективность воздействия магнитных полей на биологическую активность микроорганизмов. Кроме того, устройство не может быть использовано для воздействия на развивающиеся клетки, т.е. клетки, находящиеся в состоянии биологической активности.A disadvantage of the known device is the complexity of the installation, the lack of effectiveness of the influence of magnetic fields on the biological activity of microorganisms. In addition, the device cannot be used to affect developing cells, i.e. cells in a state of biological activity.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке устройства для воздействия на развивающиеся клетки.An object of the present invention is to provide a device for influencing developing cells.
Технический результат - существенное увеличение числа клеток в развивающейся популяции.The technical result is a significant increase in the number of cells in a developing population.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для облучения клеток биокультуры, включающее панорамный измеритель коэффициента стоячей волны напряжения и ослабления, содержащий генератор и индикатор, рефлектометр, одно плечо которого подключено к генератору, второе к индикатору, сосуд с биокультурой, согласно решению дополнительно содержит термостат, в качестве генератора выбран генератор электромагнитного излучения, при этом третье плечо соединено с согласованной нагрузкой, а четвертое - с термостатом, упомянутые соединения выполнены в виде квазиоптических трактов, оконечная часть тракта четвертого плеча размещена внутри термостата через герметичное отверстие в его стенке, сосуд с биокультурой размещен внутри термостата в зоне излучения и выполнен из материала, прозрачного для излучения, в качестве биокультуры выбраны прокриатические клетки микроорганизмов, выращенные до логарифмической фазы развития биокультуры.This object is achieved in that the device for irradiating bioculture cells, including a panoramic meter of the coefficient of the standing wave of voltage and attenuation, containing a generator and an indicator, a reflectometer, one arm of which is connected to the generator, the other to the indicator, a vessel with bioculture, according to the solution further comprises a thermostat, the generator of electromagnetic radiation is selected as the generator, while the third arm is connected to the matched load, and the fourth is connected to the thermostat, the mentioned connections filled in the form of quasi-optical paths, the end of the fourth shoulder tract is placed inside the thermostat through a sealed hole in its wall, the bioculture vessel is placed inside the thermostat in the radiation zone and is made of a material transparent to radiation, prokriatic microorganism cells grown to a logarithmic are selected as bioculture phases of bioculture development.
Устройство содержит контейнер для контрольной биокультуры, размещенный внутри термостата, экранированный от излучения.The device contains a container for control bioculture, placed inside the thermostat, shielded from radiation.
Оконечная часть тракта четвертого плеча снабжена рупором.The end of the fourth shoulder tract is equipped with a speaker.
В качестве генератора выбран генератор с частотой поглощения и излучения атмосферного кислорода.A generator with a frequency of absorption and radiation of atmospheric oxygen was selected as a generator.
Сосуд для биокультуры снабжен крышкой из тефлоновой пленки.The bioculture vessel is equipped with a Teflon film lid.
Решение поясняется чертежами: на фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 - ростовые кривые культур E.Coli К-12, гдеThe solution is illustrated by drawings: in Fig. 1 is a block diagram of the inventive device, in Fig. 2 - growth curves of cultures of E.Coli K-12, where
1) панорамный измеритель коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) и ослабления;1) a panoramic meter of the coefficient of the standing voltage wave (VSWR) and attenuation;
2) генератор качающейся частоты;2) oscillating frequency generator;
3) индикатор;3) indicator;
4) первый квазиоптический тракт;4) the first quasi-optical path;
5). рефлектометр;5). reflectometer;
6) второй квазиоптический тракт;6) the second quasi-optical path;
7) третий квазиоптический тракт;7) the third quasi-optical path;
8) четвертый квазиоптический тракт;8) the fourth quasi-optical path;
9) термостат;9) thermostat;
10) сосуд с облучаемой биокультурой;10) a vessel with irradiated bioculture;
11) контейнеры с контрольной биокультурой;11) containers with a control bioculture;
12) согласованная нагрузка;12) agreed load;
13) датчик прошедшей волны.13) transmitted wave sensor.
Оно состоит из: панорамного измерителя коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) и ослабления 1; в составе - квазиоптического генератора качающейся частоты 2, например квазиоптического программируемого КВЧ-генератора, и индикатора 3 (Я2Р - 67); квазиоптических трактов 4, 6-8; рефлектометра 5; электрического суховоздушного термостата 9 (например, марки ТС-80М-2); сосуда 10, например колбы Эрмлейнера с облучаемой культурой; нагрузки согласованной 12; экранированного контейнера 11 с тремя колбами (облученная, аэрируемая, контрольная культура); датчика прошедшей волны 13.It consists of: a panoramic meter of the coefficient of the standing wave of voltage (VSWR) and
Работает установка следующим образом. Сигнал с генератора качающейся частоты 2 с помощью квазиоптического тракта 4 подается на направленный рефлектометр 5, где часть падающей высокочастотной мощности ответвляется в квазиоптический тракт 8 и детектируется с помощью датчика прошедшей волны 13. Продетектированный сигнал поступает на вход индикатора 3 по квазиоптическому тракту 6. Основная часть падающей высокочастотной мощности подается на колбу Эрмлейнера с облучаемой культурой 10, находящуюся при стабилизированной температуре, задаваемой в термостате 9. С помощью согласованной нагрузки 12, в квазиоптическом тракте 7, исключалось переотражение прошедшей волны. Сигнал, отраженный от колбы, по тракту 8 через рефлектометр поступает в тракт 6, где детектируется и поступает на вход индикатора 3. Оба продетектированных сигнала в индикаторе 3 сравниваются. В результате обработки на экране электронно-лучевой трубки индикатора 3 отображается информация о величине вносимого ослабления облучаемой средой. Колба 10 выполнена из материала, прозрачного для электромагнитного излучения. Технические параметры термостата обеспечивают поддержание постоянной температуры с разбросом до 0,25°С в диапазоне от+28°С до+55°С. Для исследования нетепловых эффектов, связанных с воздействием электромагнитного излучения и исключения, в связи с этим влияния температурного фактора на данные эксперимента, точность поддержания температуры в рабочей камере термостата была увеличена до 0,05°С. Рабочая камера термостата представляла собой параллелепипед внутренним размером 395x400x500 мм с проводящими стенками. Квазиоптический программируемый генератор обеспечивает облучение объектов исследования на частотах терагерцевого диапазона, в частности на частоте молекулярного спектра поглощения атмосферного кислорода, 129±2 ГГц. Оконечная часть квазиоптического тракта 8 вмонтирована в рабочую камеру термостата с использованием термоизоляционного материала. Для колбы 10 была изготовлена крышка из тефлоновой пленки толщиной 30 мкм (прозрачной для терагерцевых волн), что позволяло осуществить облучение культуры без контакта с атмосферой. Последнее позволило проводить исследования в условиях гипоксии. Используя принцип раздельного выделения и детектирования сигналов падающей и прошедшей волн, можно было проводить контролируемое облучение культуры на различных частотах в рабочем диапазоне установки и измерять параметры поглощения среды с культурой в колбе 10.The installation works as follows. The signal from the oscillator of the oscillating
Пример конкретного выполнения. Суточную агаровую культуру тест-штамма кишечной палочки E.Coli К-12 смывали физиологическим раствором и 0,1 мл этой взвеси засевали в мясопептонный бульон (МПБ), разлитый по 100 мл в 3 колбы Эрмлейнера объемом 300 мл каждая. Оптическую плотность посевов на спектрофотометре доводили до 0,31. Все три колбы помещали в металлический контейнер 11 внутри термостата. Для обеспечения одинаковых условий развития на протяжении 24 часов температура внутри контейнера и внутри рабочей камеры термостата поддерживалась постоянной и равной 37°С. На 4-м часе развития культуры (логарифмической фазе развития) первую колбу извлекали из контейнера и устанавливали на 30 минут под квазиоптический тракт 8; вторую устанавливали на тридцать минут в термостатированную круговую качалку УВМТ-12-250, температура в которой была предварительно доведена до значения 37°С; третья колба оставалась в контейнере и не подвергалась облучению и аэрации. Через 30 минут колбу, облученную и аэрируемую, возвращали в металлический контейнер 11.An example of a specific implementation. The daily agar culture of E. coli K-12 Escherichia coli test strain was washed with physiological saline and 0.1 ml of this suspension was inoculated into meat-peptone broth (MPB), poured 100 ml into 3 300 ml Ermleiner flasks. The optical density of the crops on a spectrophotometer was adjusted to 0.31. All three flasks were placed in a metal container 11 inside the thermostat. To ensure the same development conditions for 24 hours, the temperature inside the container and inside the thermostat's working chamber was kept constant and equal to 37 ° С. At the 4th hour of culture development (logarithmic phase of development), the first flask was removed from the container and installed for 30 minutes under the quasi-optical
Для построения трех ростовых кривых: облученного, аэрируемого и контрольного образцов, в разные сроки (0, 2, 4, 6, 8, 12, 24 часов) отбирались пробы объемом 5 мл, оптическая плотность которых измерялась на спектрофотометре СФ-26 на длине волны λ=560 нм.To build three growth curves: irradiated, aerated and control samples, samples of 5 ml volume were taken at different times (0, 2, 4, 6, 8, 12, 24 hours), the optical density of which was measured on an SF-26 spectrophotometer at a wavelength λ = 560 nm.
Как видно из представленных данных, до 4 часа развития показатели оптической плотности всех трех проб практически одинаковы и составляют 0.33-0.4 относительных единиц D. После 30-минутного воздействия электромагнитного излучения и аэрации к шестому часу культивирования оптическая плотность облученной и аэрируемой культуры резко возрастают и составляют 2.2 D. В контрольной пробе этот показатель был 0.6 D. В дальнейшем развитие популяций облученной и аэрированной культур происходило с одинаковой интенсивностью. Величина оптической плотности на 8, 12, 24 часах развития составила соответственно 2.9, 3.3, 4.3 и 3, 3.5, 4.5 D. Соответствующие показатели контрольного образца 1.1, 2.1, 2.3 D. Также приведены значения прироста биомассы после 4-го часа развития. Подсчет биомассы осуществлялся нахождением частного значений оптической плотности, для одной из культур, на соответствующем часу контроля (0, 2, 4, 6, 8, 12, 24) к предыдущему. Таким образом, после тридцатиминутного воздействия на 4-часовую популяцию кишечной палочки излучения, на частоте спектра молекулярного поглощения атмосферного кислорода, прирост биомассы составил 6.3 и был в 1.4 раза выше, чем при тридцатиминутной аэрации (для которой показатель составил 4.4). У контрольной культуры этот показатель составил 1.6. Полученные данные подтвердили установленный факт, свидетельствующий о том, что облучение культуры кишечной палочки в логарифмической фазе развития популяции по своему биологическому эффекту аналогично эффекту, наблюдаемому при обогащении среды культивирования кислородом (аэрация).As can be seen from the data presented, up to 4 hours of development, the optical density indices of all three samples are almost identical and amount to 0.33-0.4 relative units D. After 30 minutes of exposure to electromagnetic radiation and aeration, by the sixth hour of cultivation, the optical density of the irradiated and aerated culture sharply increases and amounts to 2.2 D. In the control sample, this indicator was 0.6 D. Subsequently, the development of populations of irradiated and aerated cultures occurred with the same intensity. The optical density at 8, 12, 24 hours of development was 2.9, 3.3, 4.3, and 3, 3.5, 4.5 D., respectively. The corresponding indices of the control sample were 1.1, 2.1, and 2.3 D. Also, the values of biomass growth after the 4th hour of development are given. The calculation of biomass was carried out by finding the particular values of optical density, for one of the crops, at the corresponding monitoring hour (0, 2, 4, 6, 8, 12, 24) to the previous one. Thus, after a thirty-minute exposure to the 4-hour population of Escherichia coli radiation, at the frequency of the molecular absorption spectrum of atmospheric oxygen, the biomass increase was 6.3 and was 1.4 times higher than with thirty-minute aeration (for which the indicator was 4.4). In the control culture, this indicator was 1.6. The obtained data confirmed the established fact, which indicates that irradiation of the E. coli culture in the logarithmic phase of the population’s development in its biological effect is similar to the effect observed during the enrichment of the culture medium with oxygen (aeration).
Таким образом, тридцатиминутное воздействие электромагнитного излучения на частоте молекулярного поглощения атмосферного кислорода на четырехчасовую культуру кишечной палочки E.Coli К-12 приводит к усилению роста и повышению накопления биомассы и сопоставимо по своей выраженности с эффектом тридцатиминутной аэрации. Также установлено, что после воздействия, в ближайшие два часа, скорость прироста биомассы облученной культуры в 1.4 раза превышает таковую аэрируемой. При облучении до наступления лаг фазы эффекта, а также во время стационарной фазы развития популяции стимуляции ее развития не наблюдается.Thus, the thirty-minute effect of electromagnetic radiation on the molecular absorption frequency of atmospheric oxygen on a four-hour E. coli K-12 Escherichia coli culture leads to increased growth and increased biomass accumulation and is comparable in its severity with the effect of thirty-minute aeration. It was also found that after exposure, in the next two hours, the growth rate of the biomass of the irradiated culture is 1.4 times higher than that of the aerated one. When irradiated before the lag phase of the effect, and also during the stationary phase of the development of the population, stimulation of its development is not observed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129978/13A RU2348694C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Device for bioculture cell irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007129978/13A RU2348694C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Device for bioculture cell irradiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2348694C1 true RU2348694C1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40528641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007129978/13A RU2348694C1 (en) | 2007-08-06 | 2007-08-06 | Device for bioculture cell irradiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2348694C1 (en) |
-
2007
- 2007-08-06 RU RU2007129978/13A patent/RU2348694C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Webb | Laser-Raman spectroscopy of living cells | |
JP4260621B2 (en) | Apparatus and method for analyzing biological samples responsive to microwaves | |
Pathak et al. | Detection of reactive oxygen species (ROS) in cyanobacteria using the oxidant-sensing probe 2’, 7’-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA) | |
Furia et al. | Effect of millimeter-wave irradiation on growth of Saccharomyces cerevisiae | |
Gerson et al. | The relation of cycling of intracellular pH to mitosis in the acellular slime mould Physarum polycephalum | |
AU2002319453A1 (en) | Apparatus and method for analysing a biological sample in response to microwave radiation | |
Lim et al. | Intelligent bioprocessing for haemotopoietic cell cultures using monitoring and design of experiments | |
Kohler et al. | Experimental microdosimetry techniques for biological cells exposed to nanosecond pulsed electric fields using microfluorimetry | |
Hashem et al. | Electron spin resonance microscopic imaging of oxygen concentration in cancer spheroids | |
Han et al. | Self-pressurized rapid freezing (SPRF) as a simple fixation method for cryo-electron microscopy of vitreous sections | |
Holland et al. | The in‐line measurement of plant cell biomass using radio frequency impedance spectroscopy as a component of process analytical technology | |
Kernbach et al. | The biosensor based on electrochemical dynamics of fermentation in yeast Saccharomyces Cerevisiae | |
Nishime et al. | Characterization and optimization of a conical corona reactor for seed treatment of rapeseed | |
RU2348694C1 (en) | Device for bioculture cell irradiation | |
Rodenko et al. | Changes in the structure of the benzylpenicillin sodium salt molecule under the pulsed magnetic field | |
Shigimaga | Pulsed conductometry in a variable electric field: outlook for the development of measurements | |
CN103756899B (en) | Can be used for biological cultured continuously and the microscopic imaging device of stable state high-intensity magnetic field effect study | |
d’Hose et al. | Measurement of mitochondrial (dys) function in cellular systems using Electron Paramagnetic Resonance (EPR): Oxygen consumption rate and superoxide production | |
Farina et al. | ELF-EMFs induced effects on cell lines: Controlling ELF generation in laboratory | |
Ayrapetyan et al. | The effects of static magnetic fields, low frequency electromagnetic fields and mechanical vibration on some physicochemical properties of water | |
Rodríguez-Duran et al. | Standard instruments for bioprocess analysis and control | |
He et al. | Inactivation of E. coli by high-intensity pulsed electromagnetic field with a change in the intracellular Ca2+ concentration | |
Afrasiabi et al. | Electromagnetic fields with 217 Hz and 0.2 mT as hazardous factors for tubulin structure and assembly (in vitro study) | |
Commoner et al. | Fast kinetics of unpaired electrons in photosynthetic systems | |
Červinková et al. | Chemical modulation of the ultra-weak photon emission from Saccharomyces cerevisiae and differentiated HL-60 cells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090807 |