Исследование микроволнового излучения лактозы, насыщенной высокими разведениями веществ



Борискин В.С., Фёдорова М.М.



РТУ МИРЭА, Кафедра Биотехнологии и Промышленной фармации,

119571, г. Москва, Проспект Вернадского, д. 86,

vladimir.borisckin@gmail.com



За последние несколько десятилетий стало появляться все больше и больше исследований, свидетельствующих о том, что сверхвысокие разведения (СВР) веществ, способны воздействовать на исходные вещества, модифицируя их свойства, а также было доказано, что активность СВР обусловлена особой технологией их приготовления [1]. Были установлены отличия между технологически обработанными разведениями различных веществ, растворителями и исходными веществами [2]. Известно, что образцы СВР представляют собой самоорганизующиеся дисперсные системы, в которых формируются нанообъекты [3, 4], которые и могут обуславливать их биологическую активность и механизм действия.

Наиболее интересным из свойств CВР разведений является их излучательная способность. Доподлинно известно о способности растворов, содержащих СВР веществ, излучать в ИК-диапазоне, что приводит к так называемому дистантному эффекту, то есть к способности образца воздействовать на рядом стоящие образцы посредством электромагнитного излучения [5, 6].

Однако оставалось неизвестным, способны ли к подобного рода излучениям твердые лекарственные формы, насыщенные разведениями различных антител. В качестве вспомогательного вещества для лекарственных форм была использована альфа лактозы моногидрат, которая широко используются в фармацевтической промышленности для изготовления таблеток [7]. Известно, что лактоза изменяет конформацию после насыщения в псевдоожиженных слоях активными фармацевтическими ингредиентами, полученными путем многократного разведения антител в сочетании с внешней интенсивной вибрационной обработкой [8].

Целью данной работы было установление излучательной способности порошков лактозы, насыщенных СВР различных фармацевтических субстанций, а также установление зависимости интенсивности данного излучения от внешнего воздействия (нагрева образцов).

В качестве экспериментальных образцов брали порошки, насыщенные СВР антител к ИФН-γ, а в качестве контрольных образцов использовали порошки, насыщенные СВР глицинового буфера, и порошки интактной лактозы. Измерения проводились на интегральном детекторе электромагнитного излучения TES-92 (TES Electrical Electronic Corp., Taiwan). Модель имеет диапазон измерения плотности потока электромагнитного излучения от 1 мкВт/м2 до 30,93 Вт/м2, а диапазон частот от 50МГц до 3,5 ГГц. Датчик измерения трехосный, что позволяет настраивать ориентацию прибора и образца в пространстве соответствующим образом.

Для выполнения измерения образцы насыпали ровным слоем в чашку Петри диаметром 60 мм и высотой 12 мм, ставили нагреваться в разогретый до 60°С термошейкер (BIOSAN PST-60HL-4) на 5 минут. Измеряли плотность излучения в диапазоне работы прибора от 50 МГц до 3,5 ГГц. Измерения проводились в режиме максимальное среднее в течение 15 минут, прибор был ориентирован по оси Z, температура образцов составляла 37 °С. Для экранирования внешнего электромагнитного поля образцы помещали в клетку Фарадея.

Показано, что интенсивность излучения от образцов СВР АТ к ИФН-γ значимо (p<0.05) отличается от интенсивности излучения образца СВР буферного плацебо в 2,8 раз и от образца Интактной лактозы в 3,6 раз. При этом контрольные образцы между собой значимо не отличаются.

Таким образом однозначно показана способность порошков лактозы моногидрата после предварительного насыщения СВР АТ к ИФН-γ излучать в радиодиапазоне в интервале от 50 МГц до 3,5 ГГц.

Полученные результаты, при их дальнейшем исследовании могут быть применены как для оценки контроля качества лекарственных препаратов.



[1] Epstein, O. I., Beregovoy, N. A., Sorokina, N. S., Starostina, M. V., Shtark, M. B., Gainutdinov, K. L., ... & Muhamedshina, D. I. (2003). Membrane and synaptic effects of anti-S-100 are prevented by the same antibodies in low concentrations. Front. Biosci, 8, 79-84

[2] Gudkov, S. V., Penkov, N. V., Baimler, I. V., Lyakhov, G. A., Pustovoy, V. I., Simakin, A. V., ... & Scherbakov, I. A. (2020). Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions. International journal of molecular sciences, 21(21), 8033

[3] Ryzhkina, I. S., Murtazina, L. I., Kiseleva, Y. V., & Konovalov, A. I. (2015, May). Self-organization and physicochemical properties of aqueous solutions of the antibodies to interferon gamma at ultrahigh dilution. In Dokl. Phys. Chem (Vol. 462, No. 1, pp. 110-114).

[4] Bunkin, N. F., Shkirin, A. V., Ninham, B. W., Chirikov, S. N., Chaikov, L. L., Penkov, N. V., ... & Gudkov, S. V. (2020). Shaking-induced aggregation and flotation in immunoglobulin dispersions: Differences between water and water–ethanol mixtures. ACS omega, 5(24), 14689-14701.

[5] Penkov, N., & Penkova, N. (2020). Analysis of emission infrared spectra of protein solutions in low concentrations. Frontiers in Physics, 8, 624779.

[6] Novikov, V. V., & Yablokova, E. V. (2022). Interaction between Highly Diluted Samples, Protein Solutions and Water in a Controlled Magnetic Field. Applied Sciences, 12(10), 5185.

[7] Portnoy M., David M. Barbano. Lactose: Use, measurement, and expression of results. J. Dairy Sci. 104:8314–8325 (2021)

[8] Baranova A., Lykina A., Antonova D., Smolyanskaya O. Optical Properties of Crystalline Lactose Fluidized with Dilutions of Various Substances in the Terahertz Frequency Range. Pharmaceutics, 14, 32 (2022)

Study of Microwave Emission of Lactose Saturated with High Dilutions of Substances



V.S. Boriskin, M.M. Fyodorova



MIREA – Russian Technological University, Department of Biotechnology and Industrial Pharmacy,

86 Vernadsky Avenue, Moscow 119571

vladimir.borisckin@gmail.com



Over the past few decades, more and more studies have appeared indicating that ultrahigh dilutions (UHDs) of substances are able to affect the original substances, modifying their properties, and it has also been confirmed that the activity of UHDs is associated with a special technology of their preparation [1]. Differences have been found between technologically processed dilutions of various substances, solvents and original substances [2]. UHD samples are known to be self-organizing dispersed systems where nanoobjects are formed [3, 4], which can determine their biological activity and mechanism of action.

The most interesting feature of UHDs dilutions is their emissivity. It is known for certain about the ability of solutions containing UHDs of substances to emit in the IR range, which results in the so-called non-contact effect, that is, to the ability of the sample to affect adjacent samples by electromagnetic emission [5, 6].

However, it remained unknown whether solid dosage forms saturated with dilutions of various antibodies were capable of such emission. Alpha-lactose monohydrate, which is widely used in the pharmaceutical industry for the manufacture of tablets, was used as an auxiliary substance for dosage forms [7]. Lactose is known to change conformation after saturation in fluidized layers with active pharmaceutical ingredients obtained using multiple dilution of antibodies combined with intensive external vibration treatment [8].

The purpose of this work was to determine the emissivity of lactose powders saturated with UHDs of various pharmaceutical substances, as well as the dependence of the intensity of this emission on external influence (heating of samples).

Experimental samples were powders saturated with UHDs of antibodies to IFN-γ; powders saturated with UHD of glycine buffer and intact lactose powders were used as control samples. The measurements were carried out using an electromagnetic radiation detector TES-92 (TES Electrical Electronic Corp., Taiwan). The model has a measurement range of electromagnetic radiation flux density from 1 µW/m2 to 30.93 W/m2, and a frequency range from 50 MHz to 3.5 GHz. The measurement sensor is triaxial, which allows adjusting the position of the device and the sample.

To perform the measurement, the samples were placed into a Petri dish with a diameter of 60 mm and a height of 12 mm forming an even layer, heated in a thermoshaker at 60°C (BIOSAN PST-60HL-4) for 5 minutes. The emission density was measured in the operating range of the device from 50 MHz to 3.5 GHz. The measurements were carried out in the “maximum average” mode for 15 minutes, the device was adjusted along the Z axis, the temperature of the samples was 37°C. To shield the external electromagnetic field, the samples were placed in a Faraday cage.

The emission intensity of the UHD samples of Abs to IFN-γ was shown to be significantly (p<0.05) different from that of the UHD sample of buffer placebo by 2.8 times and from the intact lactose sample by 3.6 times. At the same time, the control samples did not significantly differ from each other.

Thus, lactose monohydrate powders have been clearly shown to be capable of emission in the radio-frequency range from 50 MHz to 3.5 GHz after pre-saturation with UHDs of Abs to IFN-γ.

The results obtained, given their further research, can be used to assess the quality control of medicines.



[1] Epstein, O. I., Beregovoy, N. A., Sorokina, N. S., Starostina, M. V., Shtark, M. B., Gainutdinov, K. L., ... & Muhamedshina, D. I. (2003). Membrane and synaptic effects of anti-S-100 are prevented by the same antibodies in low concentrations. Front. Biosci, 8, 79-84

[2] Gudkov, S. V., Penkov, N. V., Baimler, I. V., Lyakhov, G. A., Pustovoy, V. I., Simakin, A. V., ... & Scherbakov, I. A. (2020). Effect of mechanical shaking on the physicochemical properties of aqueous solutions. International journal of molecular sciences, 21(21), 8033

[3] Ryzhkina, I. S., Murtazina, L. I., Kiseleva, Y. V., & Konovalov, A. I. (2015, May). Self-organization and physicochemical properties of aqueous solutions of the antibodies to interferon gamma at ultrahigh dilution. In Dokl. Phys. Chem (Vol. 462, No. 1, pp. 110-114).

[4] Bunkin, N. F., Shkirin, A. V., Ninham, B. W., Chirikov, S. N., Chaikov, L. L., Penkov, N. V., ... & Gudkov, S. V. (2020). Shaking-induced aggregation and flotation in immunoglobulin dispersions: Differences between water and water–ethanol mixtures. ACS omega, 5(24), 14689-14701.

[5] Penkov, N., & Penkova, N. (2020). Analysis of emission infrared spectra of protein solutions in low concentrations. Frontiers in Physics, 8, 624779.

[6] Novikov, V. V., & Yablokova, E. V. (2022). Interaction between Highly Diluted Samples, Protein Solutions and Water in a Controlled Magnetic Field. Applied Sciences, 12(10), 5185.

[7] Portnoy M., David M. Barbano. Lactose: Use, measurement, and expression of results. J. Dairy Sci. 104:8314–8325 (2021)

[8] Baranova A., Lykina A., Antonova D., Smolyanskaya O. Optical Properties of Crystalline Lactose Fluidized with Dilutions of Various Substances in the Terahertz Frequency Range. Pharmaceutics, 14, 32 (2022)