🌬 РСзонансныС взаимодСйствия Π”ΠΠš ΠΈ ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ: тСорСтичСскиС исслСдования ΠΈ пСрспСктивы биомСдицинских ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ

🌬 РСзонансныС взаимодСйствия Π”ΠΠš ΠΈ ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ: тСорСтичСскиС исслСдования ΠΈ пСрспСктивы биомСдицинских ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ

πŸ“Œ Аннотация

Π”Π°Π½Π½ΠΎΠ΅ исслСдованиС посвящСно Π³ΠΈΠΏΠΎΡ‚Π΅Π·Π΅ Serhiy Bauer ΠΎ Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½Ρ‹Ρ… рСзонансных взаимодСйствиях ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» Π”ΠΠš ΠΈ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚ΠΎΠ² ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ с элСктромагнитными Π²ΠΎΠ»Π½Π°ΠΌΠΈ.

πŸ”Ή Π“ΠΈΠΏΠΎΡ‚Π΅Π·Π°: гармонизация биологичСских процСссов Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Π·Π²ΡƒΠΊΠΎΠ²Ρ‹Π΅ ΠΈ оптичСскиС колСбания.

πŸ”Ή ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅: тСрапия, диагностика ΠΈ биомСдицинскиС Ρ‚Π΅Ρ…Π½ΠΎΠ»ΠΎΠ³ΠΈΠΈ.

πŸ”Ή ΠΠΊΡ‚ΡƒΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ: нСсмотря Π½Π° ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ, данная ΠΎΠ±Π»Π°ΡΡ‚ΡŒ остаётся нСдостаточно ΠΈΠ·ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ ΠΈ Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΠ΅Ρ‚ дальнСйшСго Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π°.

πŸ§ͺ 1. Π’Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΠ΅

РСзонансныС взаимодСйствия Π±ΠΈΠΎΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» с элСктромагнитными ΠΈ акустичСскими Π²ΠΎΠ»Π½Π°ΠΌΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΡΡ‹Π³Ρ€Π°Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π²ΡƒΡŽ Ρ€ΠΎΠ»ΡŒ Π² Π±ΠΈΠΎΡ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ΅ ΠΈ ΠΌΠ΅Π΄ΠΈΡ†ΠΈΠ½Π΅ Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‰Π΅Π³ΠΎ. Однако соврСмСнныС исслСдования прСимущСствСнно ΠΎΡ€ΠΈΠ΅Π½Ρ‚ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Ρ‹ Π½Π° ΠΊΠΎΠΌΠΌΠ΅Ρ€Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ†ΠΈΡŽ ΠΌΠ΅Π΄ΠΈΡ†ΠΈΠ½Ρ‹, Π° Π½Π΅ Π½Π° Π³Π»ΠΎΠ±Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΠ΄Ρ…ΠΎΠ΄Ρ‹ ΠΊ Π²ΠΎΡΡΡ‚Π°Π½ΠΎΠ²Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ Π·Π΄ΠΎΡ€ΠΎΠ²ΡŒΡ.

ЦСль исслСдования β€” тСорСтичСски Ρ€Π°ΡΡΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒ Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ использования рСзонансных частот Π”ΠΠš ΠΈ ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ Π² диагностикС ΠΈ Π»Π΅Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ.

πŸ” 2. ВСорСтичСскиС ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄Ρ‹ исслСдования

πŸ“± 2.1. БпСктроскопичСский Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ·

Для Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π° ΠΊΠΎΠ»Π΅Π±Π°Π½ΠΈΠΉ Π”ΠΠš ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ тСрагСрцовая спСктроскопия (1–10 Π’Π“Ρ†), Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ Π²ΠΎΠ΄ΠΎΡ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Π΅ связи Π² ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π°Ρ… Π”ΠΠš Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎ ΠΏΠΎΠ³Π»ΠΎΡ‰Π°ΡŽΡ‚ эти частоты (Markelz et al., 2002 (https://doi.org/10.1063/1.1485090)).

Для изучСния Π³Π΅ΠΌΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΠΈΠ½Π° примСняСтся оптичСская спСктроскопия, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Π³Π΅ΠΌΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΠΈΠ½Π° Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎ ΠΏΠΎΠ³Π»ΠΎΡ‰Π°ΡŽΡ‚ свСт Π² Π΄ΠΈΠ°ΠΏΠ°Π·ΠΎΠ½Π΅ 400–700 Π½ΠΌ (Prahl, 1998 (https://omlc.org/spectra/hemoglobin/)).

πŸ“Š 2.2. ГипотСтичСскиС рСзонансныС ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Ρ‹

πŸ”Ή РСзонансная частота ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ

Π“Π΅ΠΌΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΠΈΠ½ колСблСтся с частотой:

fΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ=Ehf_{\text{ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ}} = \frac{E}{h}

fΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ=4.68Γ—1014f_{\text{ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ}} = 4.68 \times 10^{14} Π“Ρ† (468 Π’Π“Ρ†)

БоотвСтствуСт красному свСту (~640 Π½ΠΌ).

πŸ”Ή РСзонансная частота Π”ΠΠš

БрСдняя Π΄Π»ΠΈΠ½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹ оснований Π”ΠΠš соотвСтствуСт Ρ‚Π΅Ρ€Π°Π³Π΅Ρ€Ρ†ΠΎΠ²Ρ‹ΠΌ колСбаниям:

fΠ”ΠΠšβ‰ˆ5Γ—1012f_{\text{Π”ΠΠš}} \approx 5 \times 10^{12} Π“Ρ† (5 Π’Π“Ρ†).

БоотвСтствуСт инфракрасному ΠΈ Ρ‚Π΅Ρ€Π°Π³Π΅Ρ€Ρ†ΠΎΠ²ΠΎΠΌΡƒ Π΄ΠΈΠ°ΠΏΠ°Π·ΠΎΠ½Ρƒ. (Zhang et al., 2019 (https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00577))

πŸ”Ή Частота Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π”ΠΠš ΠΈ ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΡŒΡŽ

fΠ±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ=∣fΠ”ΠΠšβˆ’fΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈβˆ£f_{\text{Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ}} = | f_{\text{Π”ΠΠš}} - f_{\text{ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ}} |

fΠ±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ=4.63Γ—1014f_{\text{Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ}} = 4.63 \times 10^{14} Π“Ρ†

БоотвСтствуСт красному свСту (~648 Π½ΠΌ). (Hamblin, 2017 (https://doi.org/10.3934/biophy.2017.3.337))

🌍 3. Код для расчёта рСзонансных частот

import numpy as np h = 6.626e-34 # ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΡΠ½Π½Π°Ρ Планка, ДТ·с E_blood = 3.1e-19 # ЭнСргия Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎΠ½Π° ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ, Π”ΠΆ lambda_dna = 3.4e-9 # Π”Π»ΠΈΠ½Π° ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹ оснований Π”ΠΠš, ΠΌ c = 3.0e8 # Π‘ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ свСта, ΠΌ/с # Расчёты f_blood = E_blood / h # Частота ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ (Π“Ρ†) f_dna = c / lambda_dna # Частота Π”ΠΠš (Π“Ρ†) f_beats = abs(f_blood - f_dna) # Частота Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ (Π“Ρ†) # Π’Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚ΠΎΠ² print(f"РСзонансная частота ΠΊΡ€ΠΎΠ²ΠΈ: {f_blood:.2e} Π“Ρ†") print(f"РСзонансная частота Π”ΠΠš: {f_dna:.2e} Π“Ρ†") print(f"Частота Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ: {f_beats:.2e} Π“Ρ†")

βš› 4. ГипотСтичСскиС Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄Ρ‹

ΠžΠΏΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠ΅ ΠΈ акустичСскиС частоты ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ с Π±ΠΈΠΎΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π°ΠΌΠΈ.

ΠšΡ€Π°ΡΠ½Ρ‹ΠΉ свСт (~648 Π½ΠΌ) ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ использован для Ρ€Π΅Π³Π΅Π½Π΅Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ.

Π’Π΅Ρ€Π°Π³Π΅Ρ€Ρ†ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ сСнсоры ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ основой Π½ΠΎΠ²Ρ‹Ρ… ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΎΠ΄ΠΎΠ² диагностики.

🏠 5. Π—Π°ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅

Π Π°Π±ΠΎΡ‚Π° ΠΏΡ€Π΅Π΄Π»Π°Π³Π°Π΅Ρ‚ Π½ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ Π³ΠΈΠΏΠΎΡ‚Π΅Π·Ρ‹, Π½ΠΎ Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΠ΅Ρ‚:

βœ” ΠŸΠ΅Ρ€Π΅ΡΠΌΠΎΡ‚Ρ€Π° ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅ΠΏΡ†ΠΈΠΈ Π±ΠΈΠ΅Π½ΠΈΠΉ.

βœ” РаздСлСния Π³ΠΈΠΏΠΎΡ‚Π΅Π· ΠΈ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΠ².

βœ” Π­ΠΊΡΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ подтвСрТдСния.

πŸ’° 6. ДСкларация ΠΎ статусС исслСдования

Π”Π°Π½Π½ΠΎΠ΅ исслСдованиС тСорСтичСскоС ΠΈ Π½Π΅ ΠΏΠΎΠ΄Ρ‚Π²Π΅Ρ€ΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΎ Π»Π°Π±ΠΎΡ€Π°Ρ‚ΠΎΡ€Π½ΠΎ.

ЀинансированиС отсутствуСт.

ΠžΡ„ΠΈΡ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ исслСдования Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΉ области Π½Π΅ проводятся.

Serhiy Bauer надССтся, Ρ‡Ρ‚ΠΎ эта Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π° станСт основой для Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‰ΠΈΡ… Π½Π°ΡƒΡ‡Π½Ρ‹Ρ… ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΠΈΠΉ.

πŸ“š 7. Бписок Π»ΠΈΡ‚Π΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Ρ‹

Markelz, A. G. et al. (2002). "Terahertz spectroscopy of biological molecules." DOI (https://doi.org/10.1063/1.1485090)

Prahl, S. (1998). "Optical Absorption of Hemoglobin." Link (https://omlc.org/spectra/hemoglobin/)

Zhang, X. et al. (2019). "Terahertz Biosensing Technology." DOI (https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00577)

Hamblin, M. R. (2017). "Photobiomodulation Therapy." DOI (https://doi.org/10.3934/biophy.2017.3.337)

πŸ“ Π­Ρ‚Π° ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΡ прСдставляСт собой нСзависимоС тСорСтичСскоС исслСдованиС. πŸš€

ΠΠ°Ρ‡Π°Ρ‚ΡŒ Π΄ΠΈΡΠΊΡƒΡΡΠΈΡŽ