Влияние различных физических воздействий на перестройки водных и водно-спиртовых кластеров

2005 г.
Хлебный Е.С., Кершенгольц Б.М.
Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова.

Researches of influences on hydroalcoholic mixtures of various physical factors are carried out: 1) sound waves in a range of frequencies from 25 up to 17700 Hz; 2) electromagnetic waves in a range of seen light; 3) biophysical device "Raisvet". Cleared up, that acoustic waves in a range of frequencies from 8 up to 17000 Hz reduce structure water clusters. Action of polarized light (a yellow optical filter) increases quantity of water clusters in system, not influencing thus on hydroalcoholic. Complex influence of acoustic and light waves increases a share water кластеров in system "spirit - water". Device "Raisvet" results in normalization hydroalcoholic systems.

Газоразрядная визуализация (ГРВ) – это биологическая эмиссия и оптическое излучение, вызванное электромагнитным полем, усиленное газовым разрядом с визуализацией за счет компьютерной обработки данных [1]. Метод газоразрядной визуализации позволяет получить интегральную информацию о структурированности различных объектов, будь то молекулы ДНК или воды [2]. Как было показано ранее, вода и водно-спиртовые растворы имеют кластерную структуру [3]. Поэтому метод ГРВ (как метод определения степени структурированности) может быть использован для анализа изменений состояния воды и водно-спиртовых растворов при действии на них различных физических факторов.

Материал и методика
Нами были исследованы водно-спиртовые растворы в диапазоне концентраций от 70 мкМ до 7,9 М, на которые оказывались различные физические воздействия: акустические волны в диапазоне частот от 25 до 17000 Гц; поляризованное электромагнитное излучение в диапазонах от 605-730 нм (красный светофильтр) до 400-435 нм (фиолетовый светофильтр);  биофизический прибор «Райсвет» [4]. ГРВ исследования жидкостей проводились по стандартной методике в цилиндрической кювете с использованием игольчатого электрода. Полученные ГРВ-граммы обрабатывались в программе GDV Processor. В качестве характеристик ГРВ-грамм были проанализированы площадь засветки и коэффициент формы. Наиболее чувствительным к изменениям состава и структуры водных и водно-спиртовых кластеров оказался показатель площади засветки. Анализ полученных данных, статистическая обработка и построение графиков проводилось с использованием программы Sigma Plot.

Результаты и обсуждение
Были определены площади засветки (S) водно-этанольных смесей различного состава (рис. 1), среди которых экстремальные площади засветки показали смеси со следующими концентрациями этанола: 0,09, 2,4, 60,7 мМ, также 0,92 и 6,96 М. При незначительных отклонениях концентраций этанола от указанных значений площадь засветки растворов достоверно уменьшалась. Это можно объяснить тем, что концентрации 0,09, 2,4, 60,7 мМ и 0,92 М являются физиологическими – эндогенными для организмов, находящихся на разных уровнях биологической самоорганизации. Концентрация эндогенного этанола в крови человека в нормальном состоянии составляет  0,09 мМ; у растений физиологическая концентрация этанола в нормальных условиях -  2,4 мМ, а в экстремальных -  может достигать  60,7 мМ. При сбраживании углеводов некоторыми дрожжевыми клетками синтезируется этанол, концентрация которого в растворе достигает 0,9 М.   Еще Д.И. Менделеевым было показано, что 40%-ная водно-этанольная смесь представляет собой новую фазу с более плотной упаковкой флуктуирующих структур.   
Как видно из представленных данных (рис. 1) структурированность водных кластеров при всех концентрациях меньше, чем выделенных водно-этанольных структур, за исключением 7,9 М. Следовательно, в биологической системе дольше будут существовать именно водно-этанольные кластеры. При 7,9 М концентрации этанола водно-спиртовые кластеры не столь стабильны как водные, поэтому они распадаются и способны переходить в более стабильные состояния. Можно предположить что, этот процесс происходит в организме человека при введении в него этилового спирта этой концентрации. А уже вновь образовавшиеся водно-этанольные кластеры способны существовать в организме длительное время. При остальных концентрациях этанола структурированность водно-этанольных кластеров сравнима или несколько превосходит водные.
Ранее был предложен гипотетический механизм формирования алкогольной зависимости, согласно которому при хроническом употреблении алкоголя происходит стойкая во времени трансформация водных структур в водно-этанольные. С учетом того, что этанол дольше воды удерживается в среде синапса, «алкогольный» тип проведения нервного импульса стабилизируется во времени и закрепляется в механизмах биологической памяти, проходя все фазы адаптации [3]. Поэтому наши дальнейшие исследования были направлены на поиски способов разрушения этих водно-этанольных кластеров, без ущерба для водных структур.
В качестве такого воздействия были выбраны акустические волны различной частоты. Воздействию подвергались водно-спиртовые смеси двух эндогенных концентраций – 0,09 и 2,4 мМ (рис. 2 и 3). Высокие акустические частоты (от 8 кГц и выше) приводят к деструктурированию водных кластеров и структурированию водно-этанольных. Низкие частоты (от 25 до 200 Гц) дестабилизируют водно-этанольные кластеры (при концентрации этанола 0,09 мМ), не оказывая влияния на водные структуры, что позволяет рекомендовать эти частоты для воздействия на спиртовые растворы с целью трансформации водно-спиртовых кластеров в водные и перехода этанола в диффузную фазу.
При исследовании действия поляризованного электромагнитного излучения в диапазонах длин волн: 605-730 нм (красный), 595-605 нм (оранжевый), 580-595 нм (желтый), 500-560 нм (зеленый), 435-480 нм (синий), 400-435 нм (фиолетовый) и 400-730 нм (весь диапазон световых волн, кроме УФ), установлено, что свет, пропущенный через красный и желтый светофильтры, структурирует водные кластеры, не вызывая при этом значительных изменений в структуре водно-этанольных кластеров исследованного раствора (рис. 4.). Остальные светофильтры приводили к снижению структурированности водных кластеров и повышению структурированности водно-этанольных.
Комплексное воздействие акустических волн и поляризованного света (580-595 нм) на воду и водно-этанольные смеси различного состава привело к незначительным изменениям в структуре водно-этанольных кластеров, но к увеличению структурированности водных кластеров (рис.5). Таким образом, комплексное воздействие является наиболее эффективным для увеличения доли водных кластеров в водно-этанольной системе. Это позволяет использовать выявленные режимы физических воздействий для разработки новых методов лечения алкоголизма.
Биофизическое устройство «Райсвет» [4] способно изменять (восстанавливать нативное состояние) пространственно-информационных структур веществ и состоящих из них объектов. Поэтому этот прибор был выбран нами как один из тестируемых физических факторов влияния на водные и водно-спиртовые структуры. Были взяты вода и 40 об.% водно-этанольная смесь с примесями различных сивушных масел и других посторонних веществ. Исследуемые растворы в кюветах помещались на устройство «Райсвет». Как видно из рис. 6, экспозиция исследуемой водно-этанольной смеси на устройстве «Райсвет», привела к уменьшению коэффициента формы ГРВ-граммы в 2 раза, на фоне увеличения площади засветки на 7,5%. Вместе с тем, экспозиция воды на устройстве «Райсвет» привела к увеличению площади засветки на 40%, при небольших изменениях коэффициента формы (рис. 7). Полученные данные свидетельствуют о том, что устройство «Райсвет» оказывает более выраженное структурирующие действие на воду, по сравнению с водно-этанольной смесью, а также о том, что действие устройства «Райсвет» приводит к выходу из жидкофазных кластеров молекул сивушных масел, т.е. снижает токсичность низкокачественных алкогольных изделий.

Литература
1.    Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлетрографии. – СБб: СПбГИТМО (ТУ), 2001. - С. 11-19.
2.    Хлебный Е.С., Кершенгольц Б.М. К вопросу о физико-химических механизмах формирования ответных адаптивных реакций  одноклеточных организмов на действие стресс-факторов среды // Наука и образование. - №2, 2005. – С.74-80.
3.    Кершенгольц Б.М., Чернобровкина Т.В., Небрат В.В., Рабинович Е.В., Хлебный Е.С., Шеин А.А., Кершенгольц Е.Б. Действие водно-спиртовых систем на диссипативные состояния человека. Гипотетическая модель биогенности и наркогенности спиртсодержащих продуктов //Теоретические аспекты наркологии. №8, 2004. - С.64-57.
4.    Аванесян В.П. Устройство для изменения свойств вещества и состоящих их них объектов // Патент РФ № 2177504 от 27.12.2001.

Рис.1. Площадь засветки водно-спиртовых растворов при различной об.%  концентрации этанола.

Рис.2. Площадь засветки водно-спиртовых растворов и дистиллированной воды при действии на них акустических колебаний различной частоты (масштаб: от 200 до 17700).

Рис.3. Площадь засветки водно-спиртовых растворов и дистиллированной воды при действии на них акустических колебаний различной частоты (масштаб: от 25 до 200).

Рис.4. Структурированность водных и водно-этанольных растворов в зависимости от цвета светофильтра.

Рис.5. Вода и водно-спитровые растворы при действии на них света, пропущенного через желтый светофильтр и звука частотой 2700 Гц.

Рис.6. ГРВ-граммы водно-этанольной смеси с различными примесями до (A) и после (Б) действия прибора «Райсвет».

Рис.7. ГРВ-граммы воды до (A) и после (Б) действия прибора «Райсвет».