Изучено поведение сигналов ЭМР в биологических тканях различного происхождения (ткани крыс с моделями различных патологий, ткани злокачественных опухолей, ткани нервного ганглия и ткани сердца виноградной улитки) в широком диапазоне температур. Проанализированы характеристики сигналов ЭМР в перечисленных тканях. Установлены общие характеристики сигналов ЭМР, которые в большинстве случаев свидетельствуют об образовании кристаллов магнетита в тканях: характерное немонотонное температурное поведение резонансного поля, ширины линии и интегральной интенсивности, наличие аксиальной и кубической компонент в анизотропии резонансного поля. Обнаружен Фазовый переход Вервея. При температурах выше температуры фазового перехода Вервея обнаруживается корреляция величин ширины линии и резонансного поля с параметром магнетокристаллической анизотропии магнетита. Обнаружены различные типы анизотропного поведения резонансного поля, характеризующие различную геометрию кристаллических включений. Описанные сигналы ЭМР в биологических тканях и крови могут быть использованы для детектирования аномального накопления железа в кристаллической форме.
биоминерализация железа, ЭПР-спектроскопия, сигналы ЭМР, ферритин, ферригидрит, магнетит
1. Kirschvink J.L. Magnetite biomineralization and geomagnetic sensitivity in higher animals: An update and recommendations for future study. Bioelectromagnetics., 1989, vol. 10, pp. 239-260.
2. Quintana C., Cowley J.M., Marhic C. Electron nanodiffraction and high resolution electron microscopy studies of the structure and composition of physiological and pathological ferritin. Journal of structural biology., 2004, vol.147, pp. 166-178.
3. Galvez N., Fernandez B., Sanchez P., et al. Comparative Structural and Chemical Studies of Ferritin Cores with Gradual Removal of their Iron Contents. J. Am. Chem. Soc., 2008, vol. 130, pp. 8062-8068.
4. Schultheiss-Grassi P., Wessiken R., Dobson J. TEM investigations of biogenic magnetite extracted from the human hippocampus. Biochimica et Biophysica Acta,. 1999, vol. 1426, pp. 212-216.
5. Kobayashi A., Yamamoto N., Kirschvink J. Studies of Inorganic Crystals in Biological Tissue: Magnetite in Human Tumor. Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy., 1997, vol. 44, pp. 294-300.
6. Rouault T. A. Iron metabolism in the CNS: implications for neurodegenerative diseases. Nature Reviews Neuroscience., 2013, vol.14, pp. 551-564.
7. Alkhateeb A.A., Connor J.R. The significance of ferritin in cancer: anti-oxidation, inflammation and tumorigenesis. Biochim Biophys Acta., 2013, vol. 1836, pp. 245-254.
8. Kirschvink J.L. et al. Magnetite Biomineralization and Magnetoreception in Organisms. New York: Plenum press, 1985, 670 p.
9. Banaclocha M.A.M., Bokkon I., Banaclocha H.M. Long-term memory in brain magnetite. Medical Hypotheses, 2010, vol.74, pp.254-257.
10. Stormer F., Mysterud I., Slagsvold T. Evolution and possible storage of information in a magnetite system of significance for brain development. Medical Hypotheses.,, 2011, vol.76, pp. 901-904.
11. Binhi V. Do naturally occurring magnetic nanoparticles in the human body mediate increased risk of childhood leukaemia with EMF exposure? Int.Journal of Radiat.Biology., 2008, vol. 84, pp. 569-579.
12. Chernichko D.I., Khomutov G.B. Synthesis of Ordered Iron Oxide Nanoparticle Arrays in Planar DNA Complexes. Inorganic Materials, 2009, vol. 45, pp.1283-1288.
13. Yurtaeva S.V., Efimov V.N., Silkin N.I., et al. Magnetic Resonance of Ferritin in Tumor Tissue. Appl. Magn. Res., 2012, vol. 42, pp. 299-311.
14. Yurtaeva S.V., Efimov V.N., Yafarova G.G., et al. EPR Detection of Iron Storage in Rat Tissues after Simulated Microgravity Model. Appl. Magn. Res., 2016, vol. 47, pp. 555-565.
15. Yurtaeva S.V., Efimov V.N., Iyudin V.S., Fachrutdinov A.R., Gainutdinov Kh.L., Yafarova G.G., Muranova L.N. Magnetic characteristics of magnetite crystalline nanoparticles in nervous tissue. EMR study. Zavoisky Physical Technical Institute - 2012, Annual, Kazan: Fiztechpress., 2013, pp. 122-126 (In Russ.).
16. Li H., Klem M.T., Sebby K.B., Singel D.J., Young M., Douglas T., Idzerda Y.U. Determination of anisotropy constants of protein encapsulated iron oxide nanoparticles by electron magnetic resonance. J. Magn. Magn. Mater., 2009, vol. 321, pp. 175-180.
17. Hagiwara M., Nagata K., Nagata K. Magnetism and Magnetic Interaction in a Complex Oxide Glass System Containing Deposited Clusters of Magnetite at the Superparamagnetic State. Journal of the Physical Society of Japan, 1998, vol. 67, pp. 3590-3600.
18. Iancu Th.C. Iron and Neoplasia: Ferritin and Hemosiderin in Tumor Cells. Ultrastructural Pathology., 1989, vol.13, pp. 573-584.
19. Mosiniewicz-Szablewska E., Slawska-Waniewska A., Świątec K., Nedelko N., Galazka-Friedman J., Friedman A. Electron paramagnetic resonance studies of human liver tissues. Applied Magnetic Resonance., 2003, vol. 24, pp. 429-435.
