From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 80947 10.52957/2782-1900-2024-5-1-65-74 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Metal content monitoring in the biological structures Контроль содержания металлов в составе биологических структур Ситанов Дмитрий Вячеславович Sitanov Dmitry Vyacheslavovich

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Блинов Даниил Игоревич Blinov Daniil Igorevich Ивановский государственный химико-технологический университет Ivanovo State University of Chemistry and Technology 23 03 2024 23 03 2024 5 1 65 74 28 12 2023 31 01 2024 https://chemintech.ru/en/nauka/article/80947/view

Предложен способ контроля содержания металлов в составе биологических структур, таких как листья растений, образцы тканей животного происхождения, включая кожные покровы человека. В качестве диагностической среды был использован диэлектрический барьерный разряд (ДБР) в воздухе при атмосферном давлении. Показано, что при оптимальном подборе параметров газового разряда он не будет оказывать деструктивного воздействия на ткани биологических структур, а генерация химически активных частиц в плазме будет минимальна. Основную роль при этом играет диэлектрический барьер, отделяющий исследуемый образец от электрода разрядной системы. ДБР возбуждался на частотах, близких к звуковому диапазону (не более 15 кГц), что было обусловлено требованием эмиссии ионной составляющей только из клеток на поверхности исследуемых структур. Выбор такого частотного диапазона возбуждения ДБР диктовался условиями низкого термического действия плазмы атмосферного давления на образцы растительного и животного происхождения.

The authors propose a monitoring method for defining metal content in the biological structures, such as plant leaves, tissue samples of animal origin, human skin, etc. The authors used dielectric barrier discharge (DBD) in air at atmospheric pressure as a diagnostic medium. According to the research, at the optimal selection of gas discharge parameters it will not have destructive effect on tissues of biological structure. Indeed, generation of chemically active particles in the plasma will be minimal one. The dielectric barrier separates the investigated sample from the electrode of the discharge system. DBD activation proceeds at frequencies close to the sound range (not more than 15 kHz). It was due to the requirement of ionic component emission only from cells on the surfaces of the structures under study. The conditions of low thermal effect of atmospheric pressure plasma on plant and animal sample provide the choice of DBD frequency range.

 металлы катионы биологические структуры диэлектрический барьерный разряд metals cations biological structures dielectric barrier discharge

Полещенко К.Н., Коротаев Д.Н., Семенюк Н.А., Иванова Е.В., Коденцева Ю.В. Роль инновационных интегрированных структур в развитии высокотехнологичного сектора региональной экономики // Российский экономический журнал. 2023. № 5. С. 80-96. DOI: 10.52210/0130-9757_2023_5_80. Poleshchenko, K.N., Korotaev, D.N., Semeniuk, N.A., Ivanova, E.V. & Kodentseva, I.V. (2023) The role of innovative integrated structures in the development of the high-tech sector of the regional economy, Rossijskij ekonomicheskij zhurnal, 5, pp. 80-96 [online]. Available at: https://doi.org/10.52210/0130-9757_2023_5_80 (accessed 10.01.2024) (in Russian). Yablokov M.Yu., Gil'man A.B., Strel'tsov D.R., Gaidar A.I., Kuznetsov A.A. Film growth characteristics during plasma polymerization of 1-aminonaphthalene // High Energy Chemistry. 2012. Vol. 46, no. 4. P. 294 295. DOI: 10.1134/S0018143912040170. Yablokov, M.Yu., Gil'man, A.B., Strel'tsov, D.R., Gaidar, A.I. & Kuznetsov, A.A. (2012) Film growth characteristics during plasma polymerization of 1-aminonaphthalene, High Energy Chemistry, 46(4), pp. 294-295. DOI: 10.1134/S0018143912040170. Kravets L.I., Lizunov N.E., Satulu V., Dinescu G., Gil'man A.B. Preparation of composite membranes by means of plasma polymerization of tiophene // High Energy Chemistry. 2008. Vol. 42, no. 5. P. 391-398. DOI: 10.1134/S001814390805010X. Kravets, L.I., Lizunov, N.E., Satulu, V., Dinescu, G. & Gil'man, A.B. (2008) Preparation of composite membranes by means of plasma polymerization of tiophene, High Energy Chemistry, 42(5), pp. 391-398. DOI: 10.1134/S001814390805010X. Zhang B., Wang D., Tang J., Wang X., Wei Z., Nie Z., Wang B., Zhang J., Xing G., Zhang W. Ultrafast carrier relaxation dynamics of photoexcited GaAs and GaAs/AlGaAs nanowire array // PCCP: Physical Chemistry Chemical Physics. 2020. Vol. 22, no. 44. P. 25819-25826. DOI: 10.1039/d0cp04250a. Zhang, B., Wang, D., Tang, J., Wang, X., Wei, Z., Nie, Z., Wang, B., Zhang, J., Xing, G. & Zhang, W. (2020) Ultrafast carrier relaxation dynamics of photoexcited GaAs and GaAs/AlGaAs nanowire array, PCCP: Physical Chemistry Chemical Physics, 22(44), pp. 25819-25826. DOI: 10.1039/d0cp04250a. Sitanov D.V. Physical aspects of the chemicalyy active medium formation in chlorine plasma under pulsed discharge energization // From Chemistry Towards Technology Step-By-Step. 2023. Vol. 4, no 1. P. 124-135. DOI: 10.52957/27821900_2023_01_124. URL: http://chemintech.ru/index.php/tor/2023-4-1 Sitanov, D.V. (2023) Physical aspects of the chemicalyy active medium formation in chlorine plasma under pulsed discharge energization, From Chemistry Towards Technology Step-By-Step, 4(1), pp. 124-135. DOI: 10.52957/27821900_2023_01_124 [online]. Available at: http://chemintech.ru/index.php/tor/2023-4-1 (accessed 10.01.2024). Sitanov D.V., Pivovarenok S.A. Visualization of defects on the semiconductor surface using a dielectric barrier discharge // Russian Microelectronics. 2018. Vol. 47, no. 1. P. 34-39. DOI: 10.1134/S1063739718010067. Sitanov, D.V. & Pivovarenok, S.A. (2018) Visualization of defects on the semiconductor surface using a dielectric barrier discharge, Russian Microelectronics, 47(1), pp. 34-39. DOI: 10.1134/S1063739718010067. Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kvitkova E.Y., Sulaeva O.Y., Baburina E.M., Rybkin V.V. Water purification to remove naphthalene by treatment with dielectric-barrier discharge in oxygen // High Energy Chemistry. 2022. Vol. 56, no. 3. P. 208-212. DOI: 10.1134/S0018143922020047. Gushchin, A.A., Grinevich, V.I., Izvekova, T.V., Kvitkova, E.Y., Sulaeva, O.Y., Baburina, E.M. & Rybkin, V.V. (2022) Water purification to remove naphthalene by treatment with dielectric-barrier discharge in oxygen, High Energy Chemistry, 56(3), pp. 208-212. DOI: 10.1134/S0018143922020047. Vasilets V.N., Gutsol A., Shekhter A.B., Fridman A. Plasma medicine // High Energy Chemistry. 2009. Vol. 43, no. 3. P. 229-233. DOI: 10.1134/S0018143909030126. Vasilets, V.N., Gutsol, A., Shekhter, A.B. & Fridman, A. (2009) Plasma medicine, High Energy Chemistry, 43(3), pp. 229-233. DOI: 10.1134/S0018143909030126. Агафонов А.В., Сироткин Н.А., Титов В.А., Хлюстова А.В. Плазменно-растворный синтез слоистых двойных гидроксидов Zn-Al // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 11. С. 1177-1183. DOI: 10.31857/S0002337X2211001X. Agafonov, A.V., Sirotkin, N.A., Titov, V.A. & Khlyustova, A.V. (2022) Plasma-solution synthesis of layered double hydroxides Zn-Al, Neorganicheskie materialy, 58(11), pp. 1177-1183. DOI: 10.31857/S0002337X2211001X (in Russian). Sitanov D.V., Pivovarenok S.A. Kinetics of atomic recombination on silicon samples in chlorine plasma // Plasma Physics Reports. 2018. Vol. 44, no. 8. P. 713-722. DOI: 10.1134/S0367292118080085. Sitanov, D.V. & Pivovarenok, S.A. (2018) Kinetics of atomic recombination on silicon samples in chlorine plasma, Plasma Physics Reports, 44(8), pp. 713-722. DOI: 10.1134/S0367292118080085. Василец В.Н. Плазмохимическое получение оксидов азота в воздушной плазме для медицинских целей // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2019. Т. 62, № 5. С. 4-13. DOI: 10.6060/ivkkt.20196205.5958. Vasilets ,V.N. (2019) Plasmachemical generation of nitric oxides in air plasmas for medical applications, Izvestiya vuzov. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya, 62(5), pp. 4-13 (in Russian). Подорожний О.В., Румянцев А.В., Волков Р.Л., Боргардт Н.И. Моделирование процессов распыления материала и имплантации галлия при воздействии фокусированного ионного пучка на кремниевую подложку // Известия вузов. Электроника. 2023. Т. 28, № 5. С. 555-568. DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-5-555-568. Podorozhniy, O.V., Rumyantsev, A.V., Volkov, R.L. & Borgardt, N.I. (2023) Modelling of the material atomization and gallium implantation processes under the influence of a focused ion beam on a silicon substrate, Izvestiya vuzov. Elektronika, 28(5), pp. 555-568. DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-5-555-568 (in Russian).