Результат интеллектуальной деятельности: Способ дезинфекции без нагрева

Изобретение относится к областям биофизики, радиобиологии, санитарной медицины.

Известно множество способов обеззараживания объектов при помощи электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ). Например, Корчагин Ю.В. «Способ стерилизации материалов при помощи СВЧ-излучения с высокой напряженностью поля и устройство для реализации способа» (RU 2161505. Бюл. №1, 2001 г.).

Способ дезинфекции заключается в использовании маломощного источника СВЧ-излучения. Повышение напряженности поля СВЧ при помощи объемного резонатора обеспечивает уничтожение микроорганизмов. Стерилизуемый материал может перемещаться внутри резонатора. Устройство для реализации способа стерилизации состоит из магнетрона и объемного резонатора. Изобретение позволяет обеспечить возможность стерилизации диэлектрических или частично диэлектрических материалов без использования мощных генераторов СВЧ; используют источник СВЧ-излучения мощностью от 100 Вт до 5 кВт.

Недостатком является то, что стерилизуемые объекты подвергаются разрушающей термической обработке, разрушающей объекты и сужающей перечень объектов, подлежащих обеззараживанию.

Изобретение Трегубовой Е.В. «Способ стерилизации сушеных пищевых продуктов» (заявка 2004110430/13, 06.04.2004) относится к стерилизации сушеных продуктов и может быть использовано в пищевой промышленности, например, для борьбы с болезнетворными микроорганизмами, имеющимися в муке; в комбикормовой промышленности - для стерилизации зернофуража, а также в зерновых хозяйствах для дезинфекции семенного материала и в медицине для обеззараживания сушеных лекарственных трав. Способ предусматривает нагревание продукта после его сушки или после его хранения СВЧ-излучением при температуре 90-120°С в течение 10-30 минут, с использованием вакуума (отсутствует подача воздуха, который может быть обсеменен). Изобретение обеспечивает повышение качества высушенного или хранящегося в сушеном состоянии продукта за счет максимального уничтожения микроорганизмов.

Недостаток способа - нагрев до температуры кипения воды, трудности с созданием вакуума. Во-вторых, далеко не все патогенные микроорганизмы гибнут при таком коротком времени нагрева.

Прототипом изобретения является изобретение Пункова С.П. и др. «Способ дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения» (патент №2112345, 10.06.1998, http://ru-patent.info/21/10-14/2112345.html).

Предлагаемый способ включает методы воздействия на органические вещества, в особенности на материалы зернового происхождения и, в частности, способы воздействия, прежде всего, на поверхность объекта. Сущность изобретения: при дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения энергию СВЧ преобразуют в энергию разряда неравновесной плазмы с плотностью СВЧ воздействия 5-20 Вт/см³ в замкнутом объеме. Материалы пропускают сквозь этот замкнутый объем.

Недостатком способа является использование мощностей СВЧ ЭМП, выходящих за ПДУ. Тем самым наносится вред человеку и экосистеме. Кроме того, СВЧ ЭМП такой плотности мощности вызывает разогрев, что приводит к деструкции обеззараживаемого материала.

Задачей настоящего изобретения является изыскание эффективного способа дезинфекции материалов и предметов, пищевых продуктов; дезинфекции тары или упаковок и их содержимого; обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод, измерительных, оптических и других приборов, в том числе в космических аппаратах, и т.д. без изменения свойств обеззараживаемых объектов и без нанесения вреда человеку и окружающей экосистеме.

Поставленная задача была решена путем воздействия на ДНК микроорганизмов нетепловым резонансным сверхвысокочастотным электромагнитным полем, частота которого совпадает с собственной частотой крутильных колебаний ДНК микроорганизмов. Данный способ лишен указанных недостатков и может применяться не только для дезинфекции семян или лекарственных трав, но также приборов, медицинских инструментов и т.д. Для осуществления способа необходимо знать, какие именно микроорганизмы подлежат уничтожению.

Способ состоит из следующих этапов.

Определяется число пар нуклеотидов в ядерных ДНК вредных микроорганизмов и время деления микроорганизмов Т (в экспоненциальной фазе).

По этим параметрам вычисляются собственные частоты крутильных колебаний выделенных ДНК (BP - число пар нуклеотидов).

Объект облучается электромагнитным полем данной резонансной сверхвысокой частоты с плотностью потока мощности 2,5 мВт/см² в течение 6Т времени облучения. (Например, время деления Е. coli - до 0,5 часа, время экспозиции поля - 3 часа.) В ходе облучения болезнетворные микроорганизмы погибают.

Физический механизм, лежащий в основе способа, заключается в следующем. Молекула ДНК имеет собственную частоту механических крутильных колебаний. При возбуждении этих колебаний молекула испускает электромагнитную волну в СВЧ-диапазоне. Следовательно (как показал эксперимент), молекула ДНК способна поглощать СВЧ-волны, при этом в ней возбуждаются крутильные колебания.

Перед делением клетки микроорганизма кольцевая ДНК разрывается, одна нить ДНК начинает разворачиваться вокруг другой. После чего к каждой нити подтаскиваются основания ДНК.

Воздействие на ДНК клетки резонансным ЭМП воспрепятствует репликации ДНК, и клетка погибнет (что подтвердили эксперименты на Е. coli).

Скорость развертывания нитей спирали ДНК - порядка 10² оборотов в секунду. Пары нуклеотидов нарастают на каждой нити со скоростью порядка 10² оснований в секунду. Следовательно, ЭМП с частотой порядка 10⁹ Гц успевает продействовать, препятствуя контакту оснований и ферментов с нитями спирали ДНК.

Поскольку уровень нетепловой, а частота резонансная, поле будет воздействовать только на конкретную ДНК. Таким образом, решена задача предохранения обслуживающего персонала и окружающей экосистемы, а также сохранения обеззараживаемого материала без деструкции.