Физические методы исследования биологических объектов

 
 

 Принцип дії промислових рефрактометрів

     Принцип дії промислових рефрактометрів базується на використанні явища повного внутрішнього відображення світла в оптичній призмі, що знаходиться в контакті з рідиною. 
Світло від джерела вводиться в оптичну призму і падає на її внутрішню поверхню, що контактує з досліджуваним розчином. Світлові промені попадають на границю роздільної призми і розчину під різними кутами. Частина променів, кут падіння яких більше критичного, цілком відбивається від внутрішньої поверхні призми і, виходячи з неї, формують світлу частину зображення на фотоприймачі. Частина променів, кут падіння яких менше критичного, частково переломлюється і проходять у розчин, а частково відбивається і формує темну частину зображення на фотоприймачі. 
       Положення границі розділу між світлом і тінню залежить від співвідношення коефіцієнтів заломлення матеріалу оптичної призми і досліджуваного розчину, а також довжини хвилі випромінювання джерела світла. Оскільки оптичні характеристики призми і довжина хвилі джерела постійні, то по положенню границі розділу світла і тіні на фотоприймачі можна однозначно визначити коефіцієнт  заломлення чи оптичну щільність досліджуваного розчину. 
       Оскільки, оптична схема рефрактометрів побудована на використанні відображення і проходження світла тільки усередині призми, то ні прозорість розчину, ні наявність у ньому нерозчинних включень, що розсіюють світло, газових пухирців не впливають на результат виміру. 
      Для компенсації впливу температури досліджуваної рідини на результати виміру концентрації в промислових рефрактометрах використовуються теплові датчики. 

    Рефрактометри можуть застосовуватися:

1. У МЕДИЧНИХ  УСТАНОВАХ для визначення білка  в сечі, сироватці крові, щільність  сечі, аналіз мозкової і суглобної  рідини, щільності субретинальной  і інших рідин ока ( прилад  значно скорочує час одержання  аналізів по процентному вмісті білка в сироватці крові, , при використанні таблиць Рейса, і не вимагає ніяких хімічних реактивів для пробопідготовки. Використання цих приладів дозволяє значно скоротити витрати часу при масових обстеженнях пацієнтів.

2. У ФАРМАЦЕВТИЧНІЙ  ПРОМИСЛОВОСТІ може застосовуватися для дослідження водяних розчинів різних лікарських препаратів:

 -кальцію хлориду (10% і 20%);

 -новокаїну (0,5%, 1%, 2%, 10%, 20%, 40%);

 -ефедрину (5% ); глюкози (5%, 25%, 40%);

 -магнію сульфату (25%);

 -натрію хлориду (10%);

- кордіаміну і т.д.

3. У ХАРЧОВІЙ  ПРОМИСЛОВОСТІ:

· на цукрових і  хлібних заводах, кондитерських  фабриках для аналізу продуктів  і сировини, напівфабрикатів, кулінарних і борошняних виробів

· визначає вологість  меду ( до 20 %)

· для визначення частки сухих речовин у різних суслах (ДСТ 5900-73), "промочке", цукровоагаровому сиропі, сиропі для мармеладу, зефіру, кремів і пряників, "тиражки" для пряників;

· для визначення масової частки розчинних сухих  речовин по сахарозі ( BRIX )у продуктах  переробки плодів і овочів,

· для визначення процентного вмісту жиру у твердих  продуктах харчування (пряники,  вафлі  чи хлібобулочних виробів)

· концентрації солей.

     Рефрактометри  можуть використовуватися в кожній  лабораторії санітарно-епідеміологічного  контролю, ветеринарній лікарні, лабораторії медичної установи, а також метрологічного контролю.

4. ПРИ ОБСЛУГОВУВАННІ  ТЕХНІКИ для визначення з більшою  точністю об'ємної концентрації  протикристаллізаційнной рідини "ЇМ", що додається в авіаційне паливо  в кількості від 0,1 до 0,3%. Подальша обробка результатів ведеться згідно "Методичним рекомендаціям з аналізу якості ГСМ у цивільній авіації" Ч. II стор. 159.

   

       Рефрактометр ІРФ-464

    Розроблені і виготовляються прилади для безпосереднього виміру показника n у будь-якій рідкій пробі і процентному вмісті білка в молоці — рефрактометр ІРФ-464.

    ІРФ-464 дозволяє швидко і надійно визначити вміст білка і сухих речовин у молоці (СОМО) і його продуктах, не застосовуючи дорогих хімічних реактивів, що дозволяє широко використовувати прилад для паспортизації молочних продуктів, а також у сироварінні.

    Рефрактометр  може бути використаний у пивоварстві  відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ  12787-81 стор. 5 п. 2 для "визначення  спирту і дійсного екстракту  рефрактометричним методом". По цим двох параметрах відповідно до формули п. 3 стор. 5 розраховують сухі речовини в початковому суслі без процесу перегонки.

 
 

  Ручний рефрактометр ІРФ — 470

      Також  розроблений і виготовляється прилад для безпосереднього виміру показника заломлення (n) неагресивних рідин — ручний рефрактометр ІРФ — 47

   ІРФ-470 призначений  для експрес аналізу сполук, чи  якості стану різних продуктів, сировини, плодів, ягід.

    За  допомогою прикладеного до апарату  довідкового пристрою можна в  лічені секунди по одній краплі  розчину визначати СОМО молока, що можна використовувати для визначення вмісту білка в молоці і його продуктах, а також можна на ранній стадії розпізнати захворювання вимені в корів;

вміст білка  в молоці;

концентрацію  солей у розчинах ;

концентрацію  ліків, отрутохімікатів;

вміст білка в сироватці крові;

щільність сечі;

щільність електроліту;

концентрацію  етиленгліколю в антифризах;

ступінь забруднення  води;

    Ці  якості рефрактометра ІРФ-470 дозволяють  використовувати його на підприємствах  харчової, хімічної, фармацевтичної і нафтохімічної промисловості, а також у контролюючих органах (МВС, санепідемстанції, служби екологічного і метрологічного контролю й ін.), у сільському господарстві і військовій справі.

  Рефрактометр ІРФ – 471А

     Ручний  рефрактометр ІРФ – 471А призначений для визначення концентрації  сахарози в різних соках, напоях, сиропах, джемах,  цукровому буряку.

     Рефрактометр  ІРФ-471А дозволяє проводити експрес  аналіз сполуки,  якість стану  різних продуктів, сировини, плодів, ягід.

    Рефрактометр  ІРФ – 471А також призначений для безпосереднього виміру показника переломлення (n) неагресивних прозорих рідин і розчинів.

    За  допомогою рефрактометрів можна  в лічені секунди по одній  краплі розчину визначати концентрацію  сахарози в різних соках, напоях, сиропах, джемах,  цукровому буряку.

     Ці  якості рефрактометра ІРФ-471А  дозволяють використовувати його  на підприємствах харчової, хімічної, фармацевтичної і нафтохімічної  промисловості, а також у контролюючих  органах (МВС, санепидемстанції, службах екологічного і метрологічного контролю й ін.), у сільському господарстві і військовій справі. 

Рефрактометри призначені для роботи при температурі  навколишнього повітря від 10 до 35°С, відносної вологості до 80% при  температурі 25°С і атмосферному тиску  від 84 до 106 кПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Висновки

  Отже, з усього вище сказаного слiдує, що iдея будь-якого спектроскопічного експерименту надзвичайно проста. Електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі X (або частотою v = с/Х) направляють на зразок і визначають певні параметри випромінювання, витікаючого із зразка. Одним з простих таких параметрів є частка потоку випромінювання, поглинена або розсіяна зразком (на цьому принципі засновані спектроскопічні методи, деякі методи ЯМР-спектроскопії, а також різноманітні вимірювання пружного розсіяння). Крім того, можна досліджувати випромінювання зразка, що характеризується іншою частотою, нiж частота падаючого світла (прикладами можуть служити флуоресценція, фосфоресценція, спектроскопія комбінаційного розсіяння і непружне розсіяння світла). Крім інтенсивності випромінювання як такий досліджують також його розподіл по частотам. У складніших методах вимірюють, крім того, поляризацію випромінювання (КД, ДОО і поляризаційна флуоресценція).

Діапазон довжин хвиль, використовуваних при спектроскопічних дослідженнях біологічних молекул, дуже широкий. Всі спектральні методи мають багато загального. Спектроскопія магнітного резонансу є вельми ефективним підходом при рішенні задач біофізичної хімії.

 Найбільш поширеним об'єктом дослідження в спектроскопії ЯМР є протони. Це пов'язано з їх високим вмістом в різних з'єднаннях і достатньо високою чутливістю. Спектри протонного магнітного резонансу біополімерів із-за наявності в останніх великого числа атомів водню зазвичай виявляються вельми складними. Проте, проявивши відому винахідливість, ці спектри іноді вдається розшифрувати і отримати докладну інформацію про ту або іншу ділянку біологічної макромолекули. Іноді зручнішим виявляється ЯМР на ядрах ¹³ С, зокрема, із-за кращого спектрального дозволу в порівнянні з протонним резонансом, а також завдяки меншим труднощам при розшифровці спектрів. У інших випадках для вивченя структурно-функціональних особливостей якого-небудь центру застосовують зонд 19 F, здібний до специфічного скріплення.

 Теорія електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) в принципі аналогічна теорії ЯМР . Додатковими величинами тут є ядерна надтонка взаємодія і g-чинник. Як надтонке розщеплювання, так і g-чинник виявляються чутливими до орієнтації радикала в зовнішньому полі, до молекулярного руху і полярності локального оточення. Ці чинники у свою чергу впливають на характеристики сигналів ЕПР, що дозволяє досліджувати структуру, динамічні властивості і полярність системи.

 Рефрактометрія є одним з найбільш широко використовуваних аналітичних методів, що дозволяють визначити речовину, що знаходиться в рідкому стані, чи концентрацію двухкомпонентних розчинів і заснована на явищі заломлення світла при переході з одного середовища в інше, що  називається рефракцією.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Список лiтератури

1. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%86%D0%BD%D1%84%D1%80%D0%B0%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%B0_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D1%96%D1%8F

2. «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D1%81»

3. «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F»

4. Біофізична хімія Кантор, том 3, «Мир» 1984

5.Биофизика /Под общ.ред.акад. АН СССР П.Г.Костюка.-К.: Вища шк. Главное изд, 1988. 504ст.

6.Кузьмiнський Е.В.,Голуб Н.Б./ Бiофiзика. Пiдручник для студ.ВНЗ.-К.: Видавничiй дiм «Комп‘терпрес», 2007-421c.

7.Биофизическая химия Т.2-Кантор-1984

8.Биофизика,2005 ,том  50, вып.1 с.20-27( А.Н. Веселков, К.А.Рыбакова,

   Ю.В.Мухина  и др. )

9.Дж. Вертц , Дж. Болтон ,Теория и практические приложения метода ЕПР

«Мир», 1975

10.Кучеренко  М.С., Бабенюк Ю.Д., Войцицький В.М.  Сучасні методи біохімічних досліджень. – К. : Фітосоціо центр 2001 423с.