Хемилюминесценция, индуцированная реакцией Фентона, — математическое моделирование процесса; особенности, параметры и условия применения для биомедицинских исследований
Цель исследования — математическое моделирование процесса хемилюминесценции, индуцированной реакцией Фентона; выявление особенностей, параметров и условий применения реакции Фентона для биомедицинских исследований.
Материалы и методы. Выполнен расчет импульса хемилюминесценции, возникающей в реакции Фентона, на основе численного решения системы 19 дифференциальных уравнений, описывающих процесс. Расчет выполнен без каких-либо упрощающих предположений. Учитывались 25 возможных реакций в растворе Фентона (перекись водорода и раствор двухвалентного железа) и 7 реакций цепного окисления органического вещества RH. Система дифференциальных уравнений решалась с помощью пакета программ MathCad 14. Экспериментально характеристики импульса свечения измерялись биохемилюминометром БХЛ-07 (Россия). Использовали дистиллированную воду; реагенты: [Fe2+] в концентрации 10−4 и 10−3 моль/л, [H2O2] в концентрации 10−4 и 10−3 моль/л; биологические субстраты: альбумин 50 г/л, плазму крови, эритроциты и цельную кровь интактных самцов крыс линии Вистар.
Результаты. Рассчитаны расходование двухвалентного железа и форма импульсов хемилюминесценции, возникающих в реакции Фентона, выходы хемилюминесценции (светосуммы) с гипотетическим органическим веществом RH при разных значениях констант скоростей реакций инициирования, продолжения и обрыва цепи в зависимости от концентрации вещества RH. Время регистрации — 30 с. Установлено, что во всех случаях светосумма (интенсивность хемилюминесценции) характеризуется максимумом, который достигается при определенных концентрациях RH. Положение максимума зависит от свойств вещества. В некоторых условиях цепная реакция окисления может развиваться, гидроперекись ROOH образуется, но свечение при этом не возникает. Формы импульса излучения, полученные в расчете, подтверждаются экспериментально. В исследованиях с биологическими субстратами и органическими веществами показатель светосуммы хемилюминесценции, индуцированной реакцией Фентона, стабилен при концентрации компонентов [Fe2+]=10−3 моль/л, [H2O2]=10−3 моль/л, pH=2.
