Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

РЕГЕНЕРАЦИЯ ДЕНДРИТА СВИНЦА В СТУДНЯХ ПОЛИМЕРОВ

Хекало Т.В. 1
1 ГБОУ ВПО «ДВГМУ Минздрава России»
В работе изучено поведение дендрита свинца в студнях полимеров (крахмал, желатина, агар) после удаления части ветвей. Эксперименты показали, что во всех случаях, при прорастании в одном, двух и трёх студнях последовательно, дендрит регенерирует, возобновляет свой рост. Форма ветвей дендрита зависит только от природы прибавленного студня .
дендрит металла
студни полимеров
регенерация дендрита
1. Юсуфов А.Г., Магомедова М.А.. История и методология в биологии. – М, В. школа, 2003. – 238 с.
2. Ракин В.И. Процессы кристаллообразования в гелях. – Сыктывкар, научный центр Ур Р Российской А.Н., 1997. – 109 с.
3. Гениш Г. Выращивание кристаллов в гелях.– М.: Мир, 1973. –112 с.
4. Асхабов А.М. Процессы и механизмы кристаллогенезиса. – Л.: Наука, 1984. – 168 с.
5. Нелинейная динамика и термодинамика необратимых процессов в химии и химической технологии / Э.М. Кольцова, Ю.Д. Третьяков, Л.С. Гордеев, А.А. Вертегел. – М.: Химия, 2001. – 408 с.

Регенерацией дендритов называется восстановление организмом утраченных или поврежденных органов из тканей, а также восстановление данного организма из его частей. Регенерация – общебиологическое явление, которое имеет огромное значение для выживания индивидуума. Существует множество примеров регенерации в живой природе: регенерируют ткани, кости, первые волокна и т.д. Согласно Аристотелю, «природа без перерывов идёт от тел неодушевлённых к животным», и поэтому трудно вскрыть, где границы перехода от одной ступени к другой. [1, c. 17].

Если явление регенерации столь характерно для живой природы, то скорее всего, оно проявляется и в неживой природе. Примером такой регенерации является восстановление утраченной части монокристаллов металлов в процессе кристаллизации из расплавов. Регенерация фрактальных кластеров (дендритов) металлов в студнях до сих пор не была изучена.

Студни широко распространены в природе и технике. Студнями являются многие пищевые продукты. Студни полимеров органических веществ – это их обычное состояние в живых организмах, поэтому студнями являются ткани организма, волокна и кожа. Поэтому студни и процессы, происходящие в студнях, представляют большой интерес для биологии, медицины и фармации. Сейчас изучение процессов роста кристаллов в студнях – это динамично развивающаяся область, находящаяся на стыке различных наук. К процессам кристаллообразования в студнях широко применяется синергетический подход. Общепризнано, что система студень – растущий кристалл обнаруживает признаки самоорганизующейся динамической открытой системы. Это проявляется в очень сложном поведении, которое зависит от совершенно незначительных и даже случайных изменений параметров [2, c. 18].

В данной работе было изучено поведение системы «студень – ацетат свинца – цинк», в качестве студней использовались водные растворы высокомолекулярных веществ (желатины, крахмала, агара).

Известны работы Симона (1913 г.) и Холмса (1926 г.) не изучено кристаллизации свинца в гелях (природа геля не указана) [3, c. 112], Liawu Faust (1971, 1971 гг.) изучали кристаллы свинца в геле метасиликата натрия [4, c. 127]. Автор настоящей работы разработал методику дендритов свинца в студнях и применил основы теории фракталов к этой системе, рассчитал несколькими методами величины фрактальной размерности по Безиковичу – Хаусдорфу, которая оказалась дробной и лежащей в интервале 1<Д< 2[5]. Также было обнаружено, что дендриты свинца в студнях имеют форму кластеров, по виду аналогичных структуре, получающейся при компьютерном моделировании процессов агрегации мономер-кластер в модели Витгена – Сандера (агрегация, лимитируемая диффузией [5, с. 383].

До сих пор, как можно судив по литературному анализу, явление регенерации дендрита-кластера металла в студне не наблюдалось и не подвергалось изучению. Данная работа в некоторой степени восполняет этот пробел. Методы получения дендритов свинца в студнях приведены в работе [5]. В качестве людей были выбраны студни, где дендрит растёт очень быстро (в пределах от нескольких часов до нескольких дней). Было проведено три эксперимента. В первом эксперименте было изучено поведение дендрита в одном и том же, исходном (или «родном») студне. Во втором эксперименте было изучено поведение дендрита на границе двух студней, т.е. к «родному» студню был добавлен другой по природе студень («чужой – 1»). В третьем эксперименте к системе «родной – чужой – 1» был добавлен третий студень («чужой – 2»), таким образом дендрит должен был прорасти через две границы, то есть через три студня, (система «родной – чужой – 1 – чужой – 2»).

В первом эксперименте был изучен дендрит в студне агара. После того, как дендрит вырастал до размера 2-3 сантиметра, средняя часть ветви дендрита была ампутирована (удалена), а место ампутации было закончено свежей порцией того же («родного») студня.

Ампутация проводилась на нескольких (параллельных) дендритах, а также в разных местах одного и того же дендрита. Оказалось, что через несколько дней «рана»зарастала новыми побегами, которые пустили отрезанные ветви, причём рост побегов шёл точно в том же направлении, что и исходная (ампутированная) часть ветви. Был сделан вывод, что дендрит регенерирует в »родном»студне, причём регенерация идёт точно в первоначальном направлении, и дендрит «срастался» (это хорошо видно под микроскопом при увеличении в 52,5 раза).

Во втором эксперименте после ампутации концов ветвей «родной»студень заменили на «чужой – 1». Через несколько дней оказалось, что фрактал пророс границу раздела двух студней и начал расти во втором студне, то есть опять регенерировал. Микроскопирование показало, что на границе дендрит теряет свою первоначальную форму, и »перестраиваясь», становится аморфным, или бесформенным. Ранее автором было обнаружено [5], что форма дендрита зависит от природы металла, природы соли-металла и от природы студня. Так, например, дендрит в студне желатины имеет форму коротких густых веточек («мох»), в студне агара – форма сильно изрезанная, в виде еловых веток («ель»), а в студне крахмала – форма ерша для посуды («ерш»). Причем формы очень хорошо различаются и без микроскопа. Эксперимент показал, что при прорастании в «чужой – 1» студень после «перестройки»дендрит принимает точную форму, соответствующую второму студню. Так, например, при прорастании границы студней агар-крахмал форма ветвей дендрита изменяется от «ель»к »ерш».

В третьем эксперименте проросший второй студень дендрит опять ампутировали, отрезав концы ветвей, и место ампутации заполнили свежим, третьим студнем («чужой – 2»). Микроскопирование показало, что после «перестройки»на второй границе раздела, после аморфного бесформенного состояния, дендрит пророс, регенерировал в третий студень. Причём форма отросших ветвей точно соответствовала природе студня «чужой – 2».

Были изучены следующие системы:

1) агар – желатина – агар

2) агар – крахмал – желатина

3) крахмал – агар – крахмал

4) крахмал – агар – желатина.

Студни крахмал, агар, желатина различны по природе, так:

1) крахмал – это разветвлённый полимер, полисахарид,

2) агар – это линейный полимер, полисахарид.

3) желатина – это линейный полимер, белок.

Все эти студни имеют разную форму сетчатой матрицы и разные размеры пор. Общим у трёх студней является только то, что они образованы гидрофильными полимерами. Эксперимент показал, что независимо от природы студней и от сочетания студней дендрит регенерирует, причем форма ветвей, прорастающих через границу раздела, сильно изменялся. Таким образом, в работе изучено поведение дендрита свинца в студнях после ампутации, удаления части ветви. Были изучены три разных по природе студня: крахмал, желатина, агар. Были проведены эксперименты, в которых дендрит должен был регенерировать в одном, двух и трёх студнях последовательно. Оказалось, что во всех случаях дендрит возобновляет свой рост, регенерирует. Во всех случаях, кроме эксперимента в »родном»студне, форма ветвей дендрита в свежем студне становится совершенно другой, и зависит только от природы, прибавленного, свежего студня.

Кроме чисто физико-химического аспекта, данная работа, как оказалось, имеет и философский аспект. Идея о единстве окружающего мира, идея о единстве живого и неживого в природе появилась ещё в древности, но физико-химических примеров, иллюстрирующих эту идею, существует не так много. Настоящая работа оказалась ещё одним примером этого фундаментального закона природы. Она доказала, что неживой общий дендрит металла в студне – ведёт себя как живые объекты – растения и животные.

Физико-химический фрактал продемонстрировал способность к регенерации, фрактал умеет «зализывать раны». Данная работа доказала, что «природа следует общей модели, все живые существа и неживые предметы созданы природой по одному знаку, одинаковому в принципе, но бесконечно разнообразному в деталях» (Ж. Сент-Илер) [1, c. 69]


Библиографическая ссылка

Хекало Т.В. РЕГЕНЕРАЦИЯ ДЕНДРИТА СВИНЦА В СТУДНЯХ ПОЛИМЕРОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 11. – С. 149-151;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=33540 (дата обращения: 21.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252