УДК 536.5:574.52
В.Г. ШАЙДА, О.А. СТЕПАНОВА, И. И. РУДНЕВА

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОНИТОРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ БАМ 2277 (ФИРМЫ LKB, ШВЕЦИЯ)

Описано конкретное применение Монитора биологической активности БАМ 2277 шведской фирмы LKB для микрокалориметрических исследований гидробионтов разных уровней организации с использованием ампульного и проточного методов. Представлено устройство прямой и обратной фильтрации для изучения в динамике различных размерных фракций морского микропланктона при помощи микрокалориметрии. Предложены некоторые технические усовершенствования и устройства, позволяющие шире использовать прибор для экспериментальных исследований.
Прямые измерения теплопродукции живых систем различного уровня организации с использованием микрокалориметрического анализа нашли широкое применение в биологических исследованиях [1,3-5]. Используемые методы микрокалориметрии могут быть дополнены высокочувствительным и тонким методом анализа с применением Монитора биологической активности БАМ 2277 (шведской фирмы LKB). В 1992 г. с получением дополнительных комплектующих и вычислительной машины этот прибор был преобразован в Thermal Activity Monitor (ТАМ). Однако во время исследовательских работ на ТАМ мы столкнулись с некоторыми особенностями и сложностями его эксплуатации: трудностью получения оптимальных параметров температуры в помещении, где установлен прибор, при длительных биологических экспериментах; проблемами поддержания гарантированного электропитания прибора; необходимостью термостабилизации дополнительных устройств при работе с проточными цилиндрами.
Для выполнения работ, связанных с использованием комбинированных измерительных цилиндров с проточной ячейкой 2277-202 и проточной смесительной ячейкой 2277-204 при исследовании микропланктона, нами были изготовлены два биореактора, предназначенные как для световых, так и темновых экспериментов. Материалами для их изготовления служили органическое стекло и эбонит.
Описаны разные типы биореакторов [2,6].

Предлагаемый нами (рис 1.) в зависимости от целей, стоящих перед исследователем, может быть использован, как для работы с микробиологическими объектами, так и с более крупными организмами - личинками и мальками рыб, моллюсками и прочими гидробионтами.
При измерении проточным способом теплового потока размерных фракций микропланктона обычно используют прямой метод фильтрации с применением мембранных фильтров фирмы «Sartorius», в результате чего происходит травмирование живых микрообъектов, их задержка в пористом материале фильтров, что искажает истинную картину теплопродукции. Предлагаемый метод обратной фильтрации позволяет лучше сохранить живые микроорганизмы и получить более качественные результаты по изучению уровней биоэнергетики различных размерных фракций. Схема установки представлена на рис.2.

Для предварительной фильтрации использован мельничный газ с размером ячеек 110 мкм. При микрофильтрации для получения фракций микропланктона использованы фильтры-нуклеопор с диаметром пор 0,25; 0,5; 1,5; 2,3; 10,0 мкм. Применение установки позволило получать и исследовать отдельные размерные фракции морского микропланктона в динамике на протяжении длительного времени, зависящего от целей и задач эксперимента.

На рис.3 представлена термограмма, отражающая энергетические потоки в отдельных размерных фракциях морского микропланктона. Длительность изучения каждой размерной фракции составляла 1,5-2 ч.
Одновременно теплопродукцию отдельных фракций микропланктона изучали ампульным методом [2]. Полученные при этом термограммы представлены на рис.4.

Как видно из рис.3 и 4, тепловые потоки отдельных фракций микропланктона после 20 ч эксперимента достигают уровней выше 4 мкВт. Следовательно, оба метода достаточно эффективно отражают биоэнергетический потенциал исследуемых микрообъектов и служат взаимодополняющими тестами.
При изучении теплопродукции, отражающей метаболизм микро- и макроорганизмов (икра, личинки и мальки рыб, мидии и другие виды мелких гидробионтов), в замкнутом цикле проточного варианта микрокалориметрии предоставляется возможность наблюдать тепловыделительные процессы живых систем длительное время - 24 ч и более. К тому же, экспериментатор может вносить некоторые изменения в среду пребывания подопытных организмов: добавлять химические или питательные вещества, заражать микроорганизмами и паразитами, а также воздействовать на изучаемые живые системы такими физическими факторами, как ультрафиолетовые лучи, электромагнитное поле или ультразвук.
Эксперименты с использованием ТАМ требуют длительного времени (десятки часов). Однако неуверенное и нестабильное электроснабжение затрудняет работы, а иногда делает их проведение невозможным. Одним из решений этой проблемы может быть использование электронного стабилизатора на 180-280 вольт 3000 ватт с последующим включением блока бесперебойного питания UPS APC-3000 va и Системы защиты предтермостата "Мультитемп".
Как крайний случай решения проблемы бесперебойного питания, возможно применение феррорезонансного стабилизатора 3000 ватт с последовательным включением электронного отсекателя и системы защиты предтермостата "Мультитемп".
Во время проведения экспериментов, связанных с изменением температуры в пределах от +10 до +35 °С, для стабилизации температуры в помещении мы применяли кондиционер БК-1500.
Предложенные технические усовершенствования и устройства проверены на практике и могут быть рекомендованы исследователям, использующим микрокалориметрический метод с применением ТАМ.
Получено 10.09.98
V. G. SHAIDA, O. A. STEPANOVA, I.I. RUDNEVA
THE PECULIARITIES OF BIOLOGICAL ACTIVITY MONITOR BAM 2277 (LKB, SWEDEN)
Summary
The ability of Biological Activity Monitor BAM 2277 (LKB, Sweden) application for microcalorimetric studies of marine organisms with the ampoule and flowing methods is discussed. The equipment of direct and back filtration for dynamic study in microcalorimetry of marine microplancton of different size fractions is described. Some technical improvements and equipment have been proposed which reveal to extend the abilities of Monitor application.