Молекулярная акустическая технология и электронные системы контроля в технологическом процессе воспроизводства животных. Автореферат

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертації та необхідність розв'язання наукової проблеми, розкривається її сутність і стан, висвітлюється зв'язок роботи з програмами, планами та темами НДР і ДКР, формулюється мета і наукові задачі дослідження, вирішення яких забезпечує досягнення поставленої мети. Визначається наукова новизна, практичне значення отриманих результатів та особистий внесок здобувача в надрукованих роботах, подана інформація щодо апробації дисертаційних досліджень, наводиться перелік робіт, які надруковані за темою дисертації.

У першому розділі «Аналіз проблем кріоконсервації мікрооб'єктів тварин і електронних систем оцінки їх стану» проведено аналіз ролі кріоконсервації спермієв і ембріонів у технологічному процесі відтворення тварин, розглянуті методи підвищення біологічно повноцінних спермієв і ембріонів тварин при їх кріоконсервації, а також інформаційні можливості діелькометрії в сільському господарстві й медицині, аналіз резонансних систем для виміру електрофізичних параметрів речовин і методів побудови джерел КВЧ випромінювання з високою стабільністю їх частоти.

Проведений аналіз показує, що підвищення ефективності штучного запліднення тварин може бути пов'язаний з наступними заходами: у застосуванні більш сучасних технологій консервації сперми на племінних підприємствах, що дозволяє отримати від дорослого бика не 19 тис. спермодоз, а 60…100 тис. спермодоз у рік; у застосуванні більш досконалих технологій деконсервації сперми, що дозволяє збільшити вихід активних спермієв у дозі на 20…25 %; у використанні мано- і ректоцервікального методів штучного запліднення корів і телиць, що дозволяє затрачати не 4...5 спермодоз на запліднення, а 2…2,5 спермодози; збереження запліднюючої здатності сперми на високому рівні незалежно від строку її зберігання й при використанні для запліднення навіть 3…5 млн. активних спермієв у дозі; збереження високого санітарного рівня біологічних і технологічних параметрів законсервованої сперми незалежно від строку зберігання й санітарного рівня навколишнього середовища.

У зв'язку з цим важливою проблемою є всебічне вивчення можливостей збільшення кріорезистивності біологічних об'єктів і пошук способів додаткового кріозахисту їх структур.

Поряд з удосконалюванням таких традиційних підходів, як визначення для кожного біологічного об'єкта кріозахисних середовищ і режимів кріоконсервування, вивчаються можливості використання фізичних факторів, що виявляють оборотно модифікуючий вплив на кріолабільні структури біологічних систем. Одним з таких фізичних факторів є акустичні коливання низької інтенсивності. Ураховуючи це, доцільно досліджувати можливі механізми впливу акустичних коливань із метою оптимізації умов низькотемпературного консервування мікробіологічних об'єктів сільськогосподарських тварин, що дозволить підвищити ефективність способів заморожування й відігрівання біологічних об'єктів (спермії, ембріони) і виявити підходи до використання акустичних коливань при кріоконсервуванні біологічних об'єктів. Істотним питанням при цьому є можливість математичного опису взаємодії акустичних коливань із кріоконсервуючим середовищем, що містить мікробіологічні об'єкти тварин.

При дослідженні стану біологічних об'єктів, що перебувають під впливом різних фізичних факторів, велике значення має вибір методу для контролю стану біологічних об'єктів в даний момент. Таким чином, для виміру параметрів біологічних об'єктів можна застосовувати наступні методи: світлові, теплофізичні, електрофізичні, фізико-хімічні. Із численних методів виміру параметрів біологічних об'єктів уваги заслуговують діелькометричні методи.

Проведений аналіз показує, що метод діелькометрії в наш час дозволяє: визначати параметри гідратного оточення біополімерів і їх компонентів (кількість води, міцно зв'язаної в структурі, кількість води, зв'язаної на опушці макромолекули); вивчати зміни конформації при різних факторах впливу (фізіологічно активних добавках, температурі й т. п.); ідентифікувати функціонально значимі зміни конформації при взаємодіях макромолекул у модельних системах (наприклад, фермент-субстрактном зв'язуванні); досліджувати функціонально значимі зміни конфірмацій компонентів клітин у функціонально активному стані (наприклад, при ліганд-рецепторній взаємодії); виявляти роль просторової структури в досліджуваному біологічному процесі; знаходити специфічні внутришньомолекулярні взаємодії, що приводять до конкретних конфірмаційних перебудов; досліджувати процеси функціонування біополімерів у тканинах.

Аналіз вітчизняних і закордонних публікацій показує, створення високочутливої системи діелькометрії в технологічному процесі кріоконсервації мікрооб'єктів тварин можливо на основі частотного автопідстроювання частоти генератора до частоти високодобротного вимірювального резонатора з мікрооб'єктами тварин. Для стабілізації частоти генератора доцільно використовувати діелектричний резонатор з коливаннями «шепочуючої галереї».

У другому розділі «Математичне моделювання процесу впливу акустичного поля на кріоконсервуюче середовище з біологічним об'єктом» розглянуте питання створення математичної моделі, що описує процес впливу монохроматичних акустичних хвиль на кріоконсервуюче середовище, що містить біологічний об'єкт (спермій, ембріон). За допомогою цієї моделі в низькочастотному наближенні отримані аналітичні формули для розрахунків коливальної швидкості й надлишкового тиску, що виникають у кріоконсервуючому середовищі в результаті дифракції акустичної хвилі на біологічному об'єкті. Вказані формули є основою для аналізу процесу масопереносу часток кріоконсервуючого середовища до поверхні біологічних об'єктів при наявності акустичних коливань.

Математичний опис процесу взаємодії монохроматичної акустичної хвилі, що поширюється в кріоконсервуючому середовищі з біологічним об'єктом, приводить до крайових завдань із використанням рівняння Гельмгольца, причому в кріоконсервуючому середовищі поширюється задана монохроматична акустична хвиля з потенціалом швидкостей .