яРСДНОЕДХЪ

цКЮБМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ яКСВЮИМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ

йюрецнпхх:

юБРНЛНАХКХюЯРПНМНЛХЪаХНКНЦХЪцЕНЦПЮТХЪдНЛ Х ЯЮДдПСЦХЕ ЪГШЙХдПСЦНЕхМТНПЛЮРХЙЮхЯРНПХЪйСКЭРСПЮкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮРЕЛЮРХЙЮлЕДХЖХМЮлЕРЮККСПЦХЪлЕУЮМХЙЮнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ РПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоЯХУНКНЦХЪпЕКХЦХЪпХРНПХЙЮяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХЪрСПХГЛтХГХЙЮтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮ






биосенсоры: микробиологические тесты






 

Для измерения отклика микробиологической системы на воздействие существует множество биофизических и биохимических тестовых методов. Как правило, эти тесты направлены на установление степени патогенности окружающей среды, например на определение комплексной чистоты воды. В нетрадиционных исследованиях стандартным микробиологическим тестом является измерение биолюминесценции бактерий E.coli [225]. Также широко распространены тесты на оседание эритроцитов, определение двигательной активности инфузорий спиростом и т.д., см., например, [443].

Рис. 83. Шестиканальная ПЗА-измерительная система на основе сенсора SCP1000-D11. Измерение происходит в температурном шкафу с принудительной вентиляцией для поддержания равномерной температуры популяций.

Биологическим микроорганизмом, который можно найти почти в каждом домашнем хозяйстве, являются дрожжи. Это одноклеточные грибы из класса сахаромицетов, известные под названием пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Они широко используются в производстве алкогольной и хлебопекарной продукции и являются одним из наиболее хорошо изученных микроорганизмов, чей геном полностью секвенирован [478]. Как и любой микроорганизм, активность дрожжей зависит от множества факторов: температуры, количества питающих веществ, благоприятности условий окружающей среды и т.д. Активность дрожжей удобно измерять по степени газообразования.

Домашним хозяйкам хорошо известна способность теста «подходить» в одних условиях и «не подходить» в других. Даже известна поговорка: «У неё пироги пышные — рука лёгкая». «Лёгкая рука» в этом контексте означает некое воздействие, которое оказывает хозяйка на микроорганизмы. Их активность стимулируется, улучшается газообразование, и тесто получается пышнее. Имеет место и обратный процесс, когда негативное состояние хозяйки угнетает дрожжи и тесто получается плохим. Способность дрожжей реагировать на «энергоинформационные» воздействия известна специалистам. Например, существует стандартный ПЗА-тест[11], где происходит измерение давления углекислого газа в тестовых и контрольных популяциях [12].



На рис. 83 показана 6-канальная ПЗА-измерительная система на основе сенсора SCP1000-D11. Примеры графиков температуры и давления в каждом канале для случаев без воздействия и с воздействием светодиодным генератором показаны на рис. 84. ПЗА-тест несколько сложен для проведения вне профессиональной лаборатории. Это связано с необходимостью многоканального измерения слабого давления, калибровки каналов, поддержания равномерной температуры в контрольной и экспериментальной популяциях, взвешивания дрожжей с точностью до 0,1/0,01 мг и т.д. Например, на рис. 85 показана калибровочная система на основе сенсора давления «Honeywell 26PCCFA6G». Однако ПЗА-тест является одним из самых чувствительных и быстрых тестов с достаточно хорошей точностью.

Рис. 84. Пример 6-канального измерения давления с сенсором SCP1000-D11, показана только линейная часть данных, начальный уровень давления приведён к нулевой величине, давление измеряется в относительных единицах, выдаваемых сенсором; (а) контрольные измерения без воздействия и без температурной стабилизации (70 мг дрожжей, 10 г сахара, раствор 10 мл в 6 контейнерах); (б) экспериментальные (слепые) измерения с температурной стабилизацией, 3 канала без воздействия, 3 канала с воздействием (30 мин, LED, 70,5 ± 0,3 мг дрожжей, 10±0,005 г сахара, раствор 10 ± 0,1 мл в 6 контейнерах). Четко видно увеличение газообразования в трех популяциях, обработанных светодиодным генератором.

Рис. 85. Установка для калибровки индикаторов давления с сенсором «Honeywell 26PCCFA6G» (Vcc = 15 В).

Здесь можно сослаться также на работу [233], где приводятся данные по воздействию генератора Боброва: «Эксперименты проводились на сухих дрожжах. О жизнедеятельности клеток судили по количеству выделяемого в популяции газа; использовался метод регистрации показателя зимазной активности (ПЗА). Эффективность влияния информационного воздействия определялась по результатам серии из десяти или более экспериментов, в каждом из которых одинаковому воздействию подвергались одна или две группы „экспериментальных популяций". Одна — контрольная — группа популяций воздействию не подвергалась. Продолжительность каждого эксперимента регламентировалась средней величиной ПЗА в контрольных популяциях: эксперимент заканчивался по достижении значения этой величины 280-300 условных единиц (делений шкалы). Эффективность воздействия определялась путём сравнения средней (по результатам всей серии) величины ПЗА в группах экспериментальных популяций со средней величиной в группе контрольных. Средние величины ПЗА определялись путём усреднения величин ПЗА, зарегистрированных в популяциях соответствующей группы во всех экспериментах серии. В каждой серии экспериментов выборки, на основании которых делался вывод об эффективности того или иного информационного воздействия, составляли от 30 до 120 чисел». В этой работе приведено множество экспериментальных данных о воздействии генератора на дрожжи (см. диаграмму, показанную на рис. 86). Для примера результатов воздействия светодиодного генератора на дрожжи можно сослаться на графики, показанные на рис. 84, а также на данные из работы [233].



Рис. 86. Показатели зимазной активности дрожжей под воздействием лазерного и светодиодных излучателей. Экран — сталь толщиной 25 мм, экспозиция — 88 с. Данные из работы [233], опубликовано с разрешения автора.

Погрешность этого метода заключаются главным образом в разных условиях для контрольных и экспериментальных популяций.

Необходимо самым тщательным образом соблюдать равные температурные, ЭМ и операторные условия (два оператора, производящие измерения слепым методом). С нашей точки зрения, систематическая погрешность зависит от тех же условий окружающей среды, как и в случае макробиологического теста, и может быть принятой также на уровне <1,5% (в работе [233] оценка погрешностей не проводилась). Случайная погрешность зависит от точности взвешивания дрожжей, сахара и воды, а также точности считывания значений газообразования. При применении точных весов класса «1 мг» и прецизионных датчиков давления случайная погрешность измерения не более 0,5%.

 



mylektsii.su - лНХ кЕЙЖХХ - 2015-2022 ЦНД. (0.006 ЯЕЙ.)бЯЕ ЛЮРЕПХЮКШ ОПЕДЯРЮБКЕММШЕ МЮ ЯЮИРЕ ХЯЙКЧВХРЕКЭМН Я ЖЕКЭЧ НГМЮЙНЛКЕМХЪ ВХРЮРЕКЪЛХ Х МЕ ОПЕЯКЕДСЧР ЙНЛЛЕПВЕЯЙХУ ЖЕКЕИ ХКХ МЮПСЬЕМХЕ ЮБРНПЯЙХУ ОПЮБ оНФЮКНБЮРЭЯЪ МЮ ЛЮРЕПХЮК