Дополнительные научные формирования

На главную страницу


Отдел низкотемпературного
консервирования
Научные сотрудники отдела:

Руководит отделом доктор физ.-мат. наук Ольга Ивановна Гордиенко.

С 1972 по 1995 гг. отделом руководил, член-корреспондент Национальной Академии наук Украины и Академии медицинских наук Украины, профессор, доктор медицинских наук, лауреат Государственной премии СССР - Пушкарь Николай Сидорович.

Главные направления работы отдела фундаментальные теоретические исследования причин и механизмов криоповреждения и криозащиты на клеточном уровне.

Разрабатываются и исследуются физико-математические теории и модели явления трансмембранного массопереноса, а также процессов, происходящих на различных этапах цикла низкотемпературного консервирования [1,2]: ингибирование процессов активационного типа в средах с высокой вязкостью; латеральное разделение компонентов клеточной мембраны, деформированных изгибом или изотропным натяжением; гипертонический криогемолиз; кристаллизационный гидролиз; механическое взаимодействие растущих кристаллов льда с клетками в замораживаемой суспензии.

На основании современных представлений о физических принципах жизнедеятельности клеток впервые сформулирована и физически обоснована базовая теоретическая модель эндоцитоза, описывающая общие для разных типов этого явления закономерности [3,4].

Теоретически установлен механизм сопряжения между скалярными биохимическими реакциями, которые протекают в цитоплазме клеток в режиме автоколебаний релаксационного типа, и векторным процессом переноса внеклеточных веществ внутрь клеток. Исходя из построенной модели эндоцитоза, объяснены и рассмотрены некоторые закономерности этого явления.

Получено выражение для источника энтропии в многокомпонентном растворе с учетом уравнений движения его отдельных компонентов и получены соотношения между транспортными характеристиками клеточных мембран и коэффициентами трения между отдельными компонентами для подвижной мембраны произвольной формы [5,6].

Теоретические исследования сочетаются с экспериментальными по визуальному наблюдению за процессом замораживания-оттаивания клеточных суспензий с использованием специальных приставок к световому микроскопу.

В отделе разработан уникальный криомикроскопический комплекс для визуального изучения в широком температурном диапазоне кинетики физико-химических процессов, сопровождающих замораживание-отогрев биологических объектов, кинетики осмотического поведения клеток на различных этапах криоконсервирования, проницаемости клеток для криопротекторов и воды [7-11].

Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден новый подход к решению проблемы оптимизации условий замораживания биологических объектов сравнительно больших размеров.

Сформулирована количественная модель криоповреждения клеток на этапе кристаллизации, которая дает возможность определить оптимальные условия их охлаждения, опираясь на небольшое количество данных о транспортных и геометрических параметрах этих клеток. Построен алгоритм оценки значения оптимальной с точки зрения двухфакторной теории криоповреждения скорости охлаждения суспензии клеток на этапе ее кристаллизации [12-13].

Проводятся исследования по определению модуля сдвига мембран эритроцитов [14], особенностей трансформации эритроцитов в различных средах [15-17], дилатометрические исследования фазово-структурных превращений в криопротекторных средах, клеточных суспензиях и тканях в области низких температур [18].

Разработан экспериментальный метод быстрого определения коэффициентов проницаемости мембран эритроцитов для электрически нейтральных веществ [19-20] и распределения эритроцитов в популяции по индексу сферичности [21], основанный на измерении интенсивности рассеянного клетками света. Показана диагностическая эффективность измеряемых параметров клеток для дифференциации нормальных и патологических изменений в крови, в частности, при гипер- и гипотиреозе, а также при сахарном диабете [22-24].

Изучены механизмы проницаемости мембран эритроцитов для ряда веществ и установлены закономерности функционирования параллельных путей их проникновения: через липидный биослой и белковыми каналами определенного размера. Определены факторы, влияющие на проникновение молекул тем или иным путем [25-28].

На базе отдела проводятся работы с использованием лазерного сканирующего микроскопа LSM META 510 (Carl Zeiss, Германия).

Основные публикации отдела


Украина, 61016, Харьков, ул. Переяславская 23,
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Тел: +38 (057) 373-41-43,   373-38-07,   373-30-39;     Факс: +38 (057) 373-59-52
E-mail: cryo@online.kharkov.ua