Квантово-биологическая теория роста, регенерации, гипер- и гипобиотических процессов в биологических тканях Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

УДК 2.16

КВАНТОВО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РОСТА, РЕГЕНЕРАЦИИ, ГИПЕР- И ГИПОБИОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ1

БОЙКО В.В._____________________________

Предлагается новый подход к диагностике и изучению поведения биологических клеток на основе исследования их энергетических свойств.

В конце 80-х — начале 90-х годов нами была разработана квантово-биологическая гипотеза взаимодействия биологических объектов и электромагнитного поля. В основу данной концепции было положено открытие, сделанное Илизаровым, зарегистрированное как “общебиологическое свойство биологических тканей отвечать на дозированные механические напряжения, преимущественно растяжения ростом и регенерацией”. Данное открытие обозначило развитие принципиально новых направлений в медицине, таких как компрессионно-дистракционный остеосинтез при повреждениях костей; метод выращивания кожи—дермо -тензия. Внедрение этих технологий позволило излечить тысячи больных.

В наших исследованиях в основу концепции было положено наличие объективно существующего явления биологического роста — общебиологического свойства отвечать на дозированные напряжения растяжения ростом и регенерацией и гипотетически установленная закономерность, связующая физические параметры элементарной биологической единицы — клетки и прилагаемые к ней усилия.

Имевшиеся в тот период разногласия в терминологии биологов, физиков, математиков и врачей потребовали разработки принципиально нового подхода к описанию биологических процессов, происходящих в тканях живых организмов. Оказалось, что описание подобных процессов с позиций классической механики сопровождалось большими погрешностями, а если учесть другие силовые воздействия на биологические ткани, то оно было невозможно.

С практической точки зрения, для биологов и медиков представляют интерес так называемые гипер- и гипобиотические процессы, т.е. те, которые сопровождаются изменением массы биологических объектов. К ним относятся клеточные реакции (гипер- и гипотрофия, атрофия, клеточное деление) и тканевые реакции (биологический рост, регенерация, опухолевый рост, гипер - и гипоплазия).

1 — Статья является продолжением работ, приведенных в списке литературы

РИ, 2001, № 2

Проведенные в последующем экспериментальные и клинические исследования показали, что описание биологических процессов возможно с использованием принципов квантовой механики. При этом в биологическом объекте учитывались такие физические величины как масса, объём и площадь поверхности объекта, время его деформации под воздействием силовых возмущений. Эти показатели были учтены при клеточном делении растительной клетки (митозе) и животной клетки (мейозе), а также в процессе биологического роста. Установлено, что любой биологический объект в процессе деления получает некоторый запас потенциальной энергии mgх, который является исходной квантовой характеристикой данного биологического объекта. Количественно эта энергия эквивалентна поглощаемой электромагнитной энергии в определённой генетически детерминированной последовательности. Этот процесс лежит в основе известного явления фотосинтеза — образование веществ биологической природы под воздействием света.

В течение жизнедеятельности наблюдается процесс высвобождения электромагнитной энергии в виде квантов при одномоментном увеличении массы объекта, его объёма. Процесс поглощения электромагнитной энергии в период клеточного деления и её высвобождения в “зеркальном” порядке был нами назван явлением биоэлектромагнитной дисперсии:

Ehvn^m ^ 2hvm^n

деление рост

В соответствии с полученными данными биологический объект при этом изменяет собственные светооптические, энергетические, механические и другие характеристики. Эти изменения нами названы сигмальными реакциями. Они лежат в основе таких явлений как хемотаксис, сократительные свойства клеток, звуковые явления.

Изучение базовых характеристик биологических объектов в процессе роста клетки позволило нам определить закономерность кинетической энергии

_ _ dmdx2 тх

биологического объекта:--~—. Изменение каж-

dt2

дого из учитываемых показателей сопровождается совершенно конкретными клеточными реакциями.

Суммарная энергия Е на любой момент жизнедеятельности биологического объекта может быть описана как сумма потенциальной и кинетической

энергии: 1= mgx Д ).

Принципиально важными положениями, вытекающими из данной закономерности, являются: 1) видовая устойчивость потенциальной энергии, которая может быть квантована как mgx=hv (это количественное выражение такого понятия в биологии как гомеостаз); 2) квантованность кинетической энергии биологического объекта, обусловленная внешними силовыми возмущениями:

155

dmdx 2

~~~2 =hv. Исходя из различной природы этих

возмущений, кинетическая энергия объекта квантуется как матрица энергий возможных силовых возмущений [Е]= hv'. В зависимости от характеристики внешнего энергетического воздействия может быть определено биоэлектромагнитное взаимодействие, биомеханическое, биоосмотическое и другие с поправкой на идеальное состояние биологического объекта.

дефицитом и её гибелью. Учёт данного положения раскрывает широкие возможности в развитии современных биотехнологий, в том числе по производству бактерий, клеточных популяций с лечебной целью и многое другое.

Начиная с 90-х годов проведены экспериментальные и клинические исследования, целью которых явилась апробация данных положений.

Исследование выполнено в трёх направлениях:

Положение о внутривидовой устойчивости потенциальной энергии в перспективе позволит создать универсальную таблицу биологических элементов, в которой последовательно расположены стволовые клетки — родоначальники конкретного вида биологической ткани. С учётом полученных данных возможно определение истинной частотной характеристики биологического объекта. Эта частотная характеристика позволит эффективно влиять на потенциальную энергию клетки, а следовательно, повышать её устойчивость к внешним воздействиям.

Положение о квантованности кинетической энергии биологического объекта позволяет прогнозировать клеточную реакцию при внешних воздействиях с высокой степенью достоверности последующих воспроизведений клеточного эффекта. Эта же закономерность позволяет моделировать известные в биологии и медицине гипер- и гипобиотические процессы. В большей мере это относится к воссозданию энергетических моделей злокачественного и доброкачественного опухолевого роста. С этой точки зрения опухолевый рост относится к защитной реакции клетки при запредельных напряжениях в ней, которая сводится к более быстрому или более медленному клеточному делению. Возникающий в этом случае избыток или недостаток энергии приводит либо к неудержимому неконтролируемому клеточному делению, либо к его замедлению с переходом на автономный тип энергообеспечения клетки. Количественно энергия деления может быть определена по формуле

AmAx 2

+д^)2 . Здесь Am — приращение массы злокаче-

Ах2

ственной клетки;

изменение скорости

(t ±At )2

деления клетки за время At (аналог ускорения).

Третье положение, которое вытекает из данной закономерности, предусматривает определение некоторого экстремального состояния клетки, когда потенциальная и кинетическая её энергия равны:

mgx =

dmdx

2

dt

2

Это состояние является главным

условием необходимости нормального клеточного деления. При вступлении клетки в деление (митоз, мейоз) в конечном итоге выигрывает клеточная популяция — происходит смена поколения клеток. При отсутствии возможности к делению по той или иной причине клетка вступает в фазу инволюции с последующим прогрессирующим энергетическим

1) Изучение микробиологических объектов в условиях механических сжатий и растяжений.

2) Изучение микробиологических объектов в условиях электромагнитной тензокомпресии (микроорганизмы, клетки).

3) Изучение злокачественных новообразований на примере рака кожи — базалиомы в условиях фотодинамической терапии.

Микробиологические исследования позволили адаптировать квантово-биологическую теорию к клеточному, тканевому, органному и организменному уровням. При этом были уточнены некоторые поправки с учётом изучаемого уровня.

Микробиологические исследования позволили нам разработать высокоэффективный метод фотохром-ной антисептики. Изучены некоторые микроорганизмы, имеющие отношение к хирургической практике, а также повреждения при электромагнитных воздействиях на поглощённый ими краситель. Метод апробирован в клинике у больных с перитонитами, гнойными ранами. Данное направление всё больше внедряется в клиническую практику и находится на этапе обобщения личного и коллективного опыта.

Применение положений квантово-биологической теории в онкологии позволило уточнить ещё некоторые аспекты практического внедрения разрабатываемых технологий. В частности, установлено, что активное влияние электромагнитным полем с заданной частотой n, соответствующей базовой частоте объекта (определяемой квантованием с потенциальной энергией клетки), может быть осуществлено при помощи генератора мощностью P с экспозицией воздействия t. Расчетная формула такого воздействия представлена математическим

выражением P(v)t = dmdx .

dt2

Нами получены обнадеживающие результаты по лечению больных с базально-клеточным раком кожи. В то же время внедрение новых квантовобиологических технологий сдерживается ввиду объективных причин, таких как:

1) Отсутствие специальных устройств и методик определения массы, объема, площади поверхности, времени клеточного деления с допустимой погрешностью для микрообъектов.

2) Отсутствие общепризнанной теории квантовобиологического взаимодействия, программы исследований в данном направлении.

156

РИ, 2001, № 2

3) Отсутствие единой системы и классификации биологических объектов с позиции квантовых представлений.

Считаем, что только скрупулезный исследовательский труд ученых различных специальностей позволит накопить достаточный для анализа фактический материал, а в последующем выкристаллизовать оптимальные медицинские и биотехнологии. Считаем также, что базовыми для исследования могут быть уже разработанные нами технологии, пять из которых патентно защищены.

Проведенные исследования в области квантовобиологических взаимодействий позволят в недалеком будущем активно влиять на процессы биологического роста и регенерации, оптимизировать медицинские и биотехнологии, а также разработать высокоэффективные технологии лечения больных со злокачественными новообразованиями. Проведение прикладных работ в дальнейшем может также способствовать свершению заветной мечты человека управлять биологическими процессами с высокой вероятностью повторения.

Литература: 1. Бойко В.В., Коробов А.М., Сарвар Г. Квантовая биология как система понятий и научных взглядов на механизм действия лазерного излучения // Материалы VI Республиканской научно-практической конференции “Применение лазеров в медицине и биологии”, Харьков. 1996. С. 8-9. 2. Бойко В.В. Лазерная технология стимуляции регенераторной способности печени при ее цирротическом перерождении // Материалы VI Республиканской научно-практической конференции. “ Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков, 1996 С. 144-145. 3. Boiko V. Mechnism of therapentic effect of the laser radiation in the light of the quantum-biological theory // International laser congress “Lasers at the dann of the third millennium”. September24-27. 1996. 4. Бойко В.В. К выбору экспозиции низкоинтенсивного лазерного воздействия / / Материалы VII Международной научно-практичесо-кой конференции “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. 1996. Харьков. 1996. С. 25-25. 5. Бойко В.В. О квантованности биологических объектов при взаимодействиях с лазерными излучениями // Материалы VII Международной научно-практической конференции “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. 1996. Харьков. 1996. С. 30-32. 6. Бойко В.В. К вопросу классификации адаптационных реакций биологических объектов на внешние энергетические воздействия // Материалы VIII Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1997. С. 125-125. 7. Бойко В.В., Коробов AM. Квантово-биологическая теория: ее настоящее и будущее // Материалы VIII Международной научнопрактической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1997. С.126-126. 8. Бойко В.В. Об энтропии в биологических объектах // Материалы VIII Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1997. С. 127-127. 9. Бойко В.В. Энергетические модели гипер- и гипобиологических процессов в биологических тканях // Материалы 1Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. Харьков. 1997. С.20-23. 10. Бойко В.В. Энергетическая модель доброкачественного опухолевого роста // Материалы 1Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. Харьков. 1997. С.23-24. 11. Бойко В.В. Энергетическая модель злокачественного опухолевого роста // Материалы 1Х Международ-

РИ, 2001, № 2

ной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. Харьков. 1997. С.25-27. 12. Бойко В.В. Варианты клеточных реакций при взаимодействии с электромагнитными полями // Материалы 1Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. Харьков. 1997. С. 30-32.13. Бойко В.В. Тканевые реакции при взаимодействии биологических объектов и электромагнитных полей в свете квантовых представлений // Материалы 1Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Ялта. Харьков. 1997. С. 32-34. 14. Boiko V. Elektromagnetic tenzocompression of flabby granulation wounds with purpose of stimulation reparative of processes // Abstr. of 5th international Wound Associat. 2-5 March. 1998. Tel-Aviv. P.76-78. 15. Бойко В.В. Унификация клеточных параметров для описания квантово-биологических процессов // Материалы Х Международной научнопрактической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 28-29. 16. Бойко

B. В., Коробов AM. О потенциальной и кинетической энергии биологических объектов // Материалы Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998.

C. 29-30. 17. Бойко В.В. Продолжительность клеточного цикла как характеристика первичных (стволовых) биологических объектов // Материалы Х Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 30-30. 18. Бойко В.В. К вопросу о перспективах развития метода фотодинамической терапии больных со злокачественными новообразованиями // Лазеры и жизнь. 1998. № 15. С. 10-11. 19. Бойко В.В. Квантово-биологический подход к выбору способов лечения больных с опухолевыми процессами // В сб. “Новые информационные технологии” Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. “Теория и техника передачи приема обработки информации”. Харьков. 1998. С. 386-387. 20. Бойко В.В. Универсальный квантово-биологический подход в математическом моделировании гипер- и гипобиотических процессов человека // В сб. “Новые информационные технологии”. Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. “Теория и техника передачи приема обработки информации”. Харьков. 1998. С. 388-389. 21. Бойко В.В. Фотодинамическая терапия с квантовобиологических позиций (теоретические аспекты) // Материалы Х! Международной научнопрактической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 13-14. 22. Бойко В.В., Коробов AM. Индивидуализация энергетических характеристик лазерного излучения при базально-клеточном раке кожи // Материалы AI Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 90. 23. Бойко В.В. “Ноу-хау” энергетического перехода от фотодинамической терапии исключительно к квантово-биологическим методам // Материалы ХП Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 28. 24. Бойко В.В. Первые практические результаты применения положений квантово-биологической теории в хирургии и онкологии // Материалы ХП Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 29. 25. Бойко В.В. Прогнозируемая биоэлектромагнитная дисперсия клеточного деления и биологического роста // Материалы ХП Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 29-30. 26. Бойко В.В. Клеточное деление и биологический рост с позиций квантовобиологической теории // Материалы ХП Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1998. С. 34-36.

157

27. Бойко В.В. Теорія квантової електромагнітно-біологічної взаємодії // Ан. програма. Всеукр. мол. науково-практичної конференції “Людина і космос”. Дніпропетровськ. 1999. С.18. 28. Бойко В.В., Бойко Л.А., Коробов А.М. Пути оптимизации фотодинамической терапии в лечении больных злокачественными новообразованиями // Материалы XIII Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1999. С. 25. 29. Бойко В.В. К механизму центрального некроза злокачественной опухоли // Материалы XIII Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков. 1999. С. 25-26. 30. Бойко В.В., Коробов А.М., Пархоменко К.Ю., Гордиенко А.В. Оптимизация метода фотохромной антисептики в хирургии с применением лазера на парах золота // Материалы Xffi Международной научно-практической конференции. “Применение лазеров в медицине и биологии”. Харьков.

1999. С. 27-27. 31. Зайцев В.Т., Циганенко АЯ., Бойко В.В., Мінухін В.В., Пархоменко К.Ю. Спосіб лікування хворих з інфікованим вогнищем // № 99010177. 1999. 32. Бойко В.В. Спосіб дозування енергетичного впливу на біологічний об’єкт // № 99020706. 1999. 33. Бойко В.В. Спосіб визначення частоти електромагнітного впливу на біологічний об’єкт // № 99020710. 1999. 34. Бойко В.В. Спосіб прижиттєвого визначення енергії біологічного об’єкта / / № 99020711. 1999. 35. Бойко В.В. Спосіб регуляції репарації біологічних тканин // № 99020724. 1999.

Поступила в редколлегию 02.04.2001

Рецензент: д-р мед. наук, проф. Тищенко А.М.

Бойко Валерий Владимирович, д-р мед. наук, профессор, директор Харьковского НИИ неотложной хирургии М3 Украины. Адрес: Украина, 61018, Харьков, въезд Балакирева, 1, тел.(0572)30-84-25, 32-03-39. E-mail: Prof [email protected]

УДК 517.95 + 517.518

ПОСТРОЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ЛОКУСОВ В 3D С ПОМОЩЬЮ R-ФУНКЦИЙ

РВАЧЕВ В.Л., УВАРОВ Р.А., ШЕЙКО Т.И.

2. Построение локусов в 3D по информации из 2D

Один из полезных подходов к построению локусов в 3D из 2D, данных в [1], заключается в том, что

если в плоскости xOy граница 80 0 локуса О 0 описывается уравнением

дПо =(юо{х,у,с1,...,сш) = 0), (1)

Рассматриваются методы построения уравнений локусов в 3D по информации из 2D с помощью теории R-функций и интерлокационных формул. Описываются случаи, когда локусы геометрически подобны и присутствует закон закручивания. Получено нормализованное уравнение закрученной боковой поверхности. В качестве примеров приложений построены уравнения профилей лопаток, в том числе с теплоотводящими каналами.

1. Введение

В работе [1] изложены некоторые подходы к построению уравнений локусов в 3D, в частности, поверхностей тел вращения, призматических и конических тел, спиралей и др. До настоящего времени RFM применялся, в основном, для расчетов физико-механических полей в 2D, а в 3D — лишь для тел вращения (задача сводилась к решению в 2D) и цилиндрических тел конечной длины с направляющей сложной геометрии (применялись интегральные преобразования). Это обусловлено несовершенством используемой большинством авторов системы ПОЛЕ, ориентированной на решение плоских задач, а иногда и отсутствием математических моделей в 3D. Работы [2-5], посвященные решениям задач механики деформируемого твердо -го тела в 3D, носили частный характер, так как их программная реализация не предусматривала работу с буквенными параметрами и не была автоматизирована для оперативной смены геометрической и физической информации. Таким образом, практический опыт построения уравнений локусов в 3D, а особенно тел, имеющих такую сложную геометрию, как, например, лопатки турбин со всем их многообразием, мал. Ниже предлагаются некоторые новые подходы к построению уравнений локусов в 3D, а известные [ 1], но еще не применявшиеся на практике, — для наглядности иллюстрируются примерами.

где c; — геометрические параметры, определяющие форму и размеры локуса О о и его элементов, то, вводя функции Cj(z) (i = l,...,m), при условии с; (о) = C;, получаем уравнение поверхности вида

до. = (ro(x,y,ci(4...,cm(z)) = 4 , (2)

которому в сечениях z = h = const будут соответствовать локусы из семейства (1).

Пример 1. Если известно, что при z = 0 граница 80о локуса О о имеет вид прямоугольника со сторонами x = +a; y = +b и описывается уравнением

Ш о = ((a2 - x2) л о (b2 - y2) = о), (3)

а при z = H граница 80 н локуса О н — также прямоугольник со сторонами x = +c; y = +d

Ш H = ((c2 - x2) А о (d2 - y2) = 0),

то, следуя изложенному выше, можно записать уравнение боковой поверхности c линейной зависимостью по z , соединяющей 80о и 80h в виде:

80 =

Ґ/ Г , ч п 2 ^

(л z ^ z 2

al 1 1 + c— - x2

LI н) HJ

)

л о

л о

(г , 2 > \

bf! - -z- )+d^ j - y2 = 0

H _

V J )

Заметим, что коэффициенты, заключенные в квадратные скобки, построены с помощью интерполяционной формулы Лагранжа.

Если в более общем случае известно, что в плоскости xOy граница 80 о локуса О о описывается уравнением

дО о = (ro()(x,y) = 4, (4)

158

РИ, 2001, № 2