Методом Электронного Парамагнитного Резонанса (ЭПР) нами изучено влияние стрессовых факторов на живые системы Апшеронского полуострова (Азербайджан). Были исследованы парамагнитные центры исследуемых объектов [1,2,3]. Впервые нами было установлено, что при воздействии стрессовых факторов в живых системах образуются широкие сигналы ЭПР (g=2,32; ΔH=320 Гс) характеризующие магнитных наночастиц оксидов железа [1, 4].

В ходе первичных исследований на территории Йодного завода в поселке Рамана Апшеронского полуострова, где радиационный фон колеблется в пределах 4-400 мкР/час, было установлено, что воздействие радиоактивного загрязнения на растения приводит к формированию широкого сигнала ЭПР, характеризующего нанофазные частицы оксида железа, как в листьях, так и в семенах растений. Было обнаружено, что интенсивность этого сигнала выше в листьях, чем в семенах растений [1].

Полученные результаты позволили предположить, что основная ключевая роль в стимуляции образования магнитных наночастиц в листьях растений принадлежит повышенному радиационному фону с высоким содержанием радионуклидов (прежде всего это относится к изотопам 226Ra и 238U). Такие радионуклиды в больших количествах накапливаются в листьях.

Можно считать, что генерация магнитных наночастиц, создающих широкий сигнал ЭПР связана с работой фотосинтетического аппарата в листьях растений [1,5,6].

Действительно, интенсивности широких сигналов ЭПР, которые мы наблюдали в семенах растений, были значительно ниже, чем в листьях. Можно сказать, что явление стимуляции образования магнитных наночастиц у растений, произрастающих на радиоактивно загрязненных территориях, связано с частичным нарушением целостности хлоропластов из-за высокого гамма-излучения. В этом случае будет увеличиваться близость экзогенных источников образования наночастиц (например, ионов железа) к электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) хлоропластов, что будет стимулировать образование наночастиц.

Помимо растений, нами также были изучены некоторые организмы животных. Поведение парамагнитных центров при гамма излучении изучалось также на организмах виноградных улиток (Helix pomatia) и лабораторных крысах (Wistar albino).

При изучении действия ионизирующего гамма-излучения на виноградные улитки было установлено, что с увеличением дозы облучения интенсивность сигнала свободных радикалов тело и раковины улиток линейно возрастает. Обнаружено, что интенсивность сигнала ЭПР, характеризующего магнитные наночастицы оксида железа, увеличивается с увеличением дозы облучения примерно до 250-350 Гр и линейно снижается при последующем увеличении.

Таким образом, параметры спектров ЭПР тела и раковин улиток могут быть использованы при изучении и биомониторинге экологического состояния окружающей среды.

В ходе исследований методом ЭПР на лабораторных крысах мы впервые показали, что ионизирующее гамма излучение вызывает образование в органах их печени магнитных наночастиц оксида железа.

Обобщая результаты, полученные при исследованиях с живыми системами, можно сказать, что стресс фактор вызывает аномальные магнитные свойства в живых системах.



Литература

1. Khalilov R.I., Nasibova A.N., Serezhenkov V.A., Ramazanov M.A., Kerimov M.K., Garibov A.A., and Vanin A.F. Accumulation of Magnetic Nanoparticles in Plants Grown on Soils of Apsheron Peninsula. Biophysics. V.56. I. 2. P. 316-322. 2011.

2. Khalilov R.I., Nasibova A.N., Youssef N. The use of EPR signals of plants as bioindicative parameters in the study of environmental pollution. // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, V. 7. I.9. P.172-175. 2015.

3. Nasibova A.N., Trubitsin B.V., İsmailova S.M., Fridunbekov İ.Y., Qasımov U.M., Khalilov R.I. Impact of stress factors on the generation of nanoparticles in the biological structures. // Reports of ANAS. V.71. I.2, P. 35-40. 2015.

4. R.I. Khalilov, A.N. Nasibova, R.J. Gasimov. Magnetic nanoparticles in plants: EPR researchers. News of Baku University. I.4. P.55-61. 2011.

5. Aygun Nasibova, Rovshan Khalilov, Uzeyir Qasumov, Boris Trubitsin, Alexander Tikhonov. EPR signals in plant systems and their informational content for environmental studies. // European Journal of Biotechnology and Bioscience. V.4. I. 2. P. 43-47. 2016.

6. Khomutov G.B., Potapenkov K.V., Koksharov Y.A., Trubitsin B.V., Tikhonov A.N., Mamedov M.D., Nasibova A.N., İsmailova S.M., Khalilov R.I. Magnetic nanoparticles in biomimetic and biological systems: generation of iron oxide magnetic nanoparticles in DNA complexes, isolated chloroplasts and high plants. / XII International Conference on Nanostructured Materials (Nano-2014). 2014, Moscow, Russia.

Using the method of Electron Paramagnetic Resonance (EPR), we studied the influence of stress factors on the living systems of the Apsheron Peninsula (Azerbaijan). The paramagnetic centers of the research objects were studied [1,2,3]. For the first time, we found that under the influence of stress factors in living systems, broad EPR signals (g=2.32; ΔH=320 Gs) are formed that characterize iron oxides magnetic nanoparticles [1, 4].

In the course of primary research on the territory of the Iodine Plant in the village. Raman of the Absheron Peninsula, where the radiation background ranges from 4-400 μR/hour, it was found that the impact of radioactive contamination on plants leads to the formation of a broad EPR signal characterizing nanophase particles of iron oxide, both in leaves and in plant seeds. It was found that the intensity of this signal is higher in leaves than in plant seeds [1].

The results obtained made it possible to assume that the main key role in stimulating the formation of magnetic nanoparticles in plant leaves belongs to an increased radiation background with a high content of radionuclides (primarily this applies to the 226Ra and 238U isotopes). Such radionuclides accumulate in large quantities in the leaves.

It can be assumed that the generation of magnetic nanoparticles that create a broad EPR signal is associated with the operation of the photosynthetic apparatus in plant leaves [1,5,6].

Indeed, the intensities of broad EPR signals that we observed in plant seeds were significantly lower than in leaves. It can be said that the phenomenon of stimulation of the formation of magnetic nanoparticles in plants growing in radioactively contaminated areas is associated with a partial violation of the integrity of chloroplasts due to high gamma radiation.

In this case, the proximity of exogenous sources of nanoparticle formation (for example, iron ions) to the electron transport chain (ETC) of chloroplasts will increase, which will stimulate the formation of nanoparticles.

In addition to plants, we also studied some animal organisms. The behavior of paramagnetic centers under gamma radiation was also studied in the organisms of grape snails (Helix pomatia) and laboratory rats (Wistar albino).

When studying the effect of ionizing gamma radiation on grape snails, it was found that with an increase in the radiation dose, the intensity of the signal of free radicals in the body and shells of snails increases linearly.

It has been found that the intensity of the EPR signal characterizing magnetic iron oxide nanoparticles increases with an increase in the irradiation dose up to approximately 250–350 Gy and decreases linearly with a subsequent increase.

Thus, the parameters of the EPR spectra of the body and shells of snails can be used in the study and biomonitoring of the ecological state of the environment.

In the course of EPR studies on laboratory rats, we have shown for the first time that ionizing gamma radiation causes the formation of magnetic iron oxide nanoparticles in the organs of their liver.

Summarizing the results obtained in studies with living systems, we can say that the stress factor causes anomalous magnetic properties in living systems.



References



1. Khalilov R.I., Nasibova A.N., Serezhenkov V.A., Ramazanov M.A., Kerimov M.K., Garibov A.A., and Vanin A.F. Accumulation of Magnetic Nanoparticles in Plants Grown on Soils of Apsheron Peninsula. Biophysics. V.56. I. 2. P. 316-322. 2011.

2. Khalilov R.I., Nasibova A.N., Youssef N. The use of EPR signals of plants as bioindicative parameters in the study of environmental pollution. // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, V. 7. I.9. P.172-175. 2015.

3. Nasibova A.N., Trubitsin B.V., İsmailova S.M., Fridunbekov İ.Y., Qasımov U.M., Khalilov R.I. Impact of stress factors on the generation of nanoparticles in the biological structures. // Reports of ANAS. V.71. I.2, P. 35-40. 2015.

4. R.I. Khalilov, A.N. Nasibova, R.J. Gasimov. Magnetic nanoparticles in plants: EPR researchers. News of Baku University. I.4. P.55-61. 2011.

5. Aygun Nasibova, Rovshan Khalilov, Uzeyir Qasumov, Boris Trubitsin, Alexander Tikhonov. EPR signals in plant systems and their informational content for environmental studies. // European Journal of Biotechnology and Bioscience. V.4. I. 2. P. 43-47. 2016.

6. Khomutov G.B., Potapenkov K.V., Koksharov Y.A., Trubitsin B.V., Tikhonov A.N., Mamedov M.D., Nasibova A.N., İsmailova S.M., Khalilov R.I. Magnetic nanoparticles in biomimetic and biological systems: generation of iron oxide magnetic nanoparticles in DNA complexes, isolated chloroplasts and high plants. / XII International Conference on Nanostructured Materials (Nano-2014). 2014, Moscow, Russia.