Көпіршік-ату құбылысы табиғи ортада орын алатын жағдайларды жинақтап,соларға қазақша-орысша-ағылшынша түсініктеме беретін электрондық оқулық

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Физика-техникалық факультеті

Радиотехника, электроника және телекоммуникация кафедрасы

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Көпіршік-ату құбылысы табиғи ортада орын алатын жағдайларды жинақтап,соларға қазақша-орысша-ағылшынша түсініктеме беріп, электрондық оқулық түрінде құрастырып, Интернетке жүктеу

Пән атауы: Цифрлық байланыс технологиялары

Тексерген: ӘУБӘКІР Әзенұлы Дәуренбек

Орындаған: ТӨЛЕНТАЙ Наслизат

Тобы: РЭТ-35

Нұрсұлтан қаласы

2019 ж

Мазмұны:

І Кіріспе......................................................................................................................

1.1 Көпіршік-ату құбылысы дегеніміз не?

1.2 Кавитация құбылысы туралы жалпы мағлұмат

ІІ Негізгі бөлім..........................................................................................................

2.1 Кавитация құбылысының табиғатта орын алатын кері әсерлері

2.2 Кавитация құбылысының табиғатта орын алатын оң әсерлері

2.3 Медицинада және биомедицинада қолдануы

2.4 Қалақты сорғылар және кеме бұрандалары

2.5 Қозғалтқыштардағы кавитация

2.6 Басқа да салаларда қолданылуы

2.7 Кавитация саны

2.8 Болдырмау салдары

2.9 Жыныс жасушаларының шағылымсуынан бастап эмбриондық кезең алдында бласьтоцит туындап, қалыптаса бастауындағы жасушалық деңгейде жүретін метаболизмнің көпіршік-ату табиғаты

2.9.1 Аталық пен аналық ұрықтардың шағылысуы кавитацилық ұшқындар туындатуымен жалғасады

2.9.2 Жаңғырған көпіршік-ату дүниелері ортасында сперматозойд пен аналық жыныс ұрығының шағылысуын қайта қарастыру

2.9.3 Бластоцист пен трофэктодерм кавитациялық түрлену

үдерістерінің молекулалық механизмдік тетіктері

2.9.3.1 Бластоцисттер – кавитациялар қалыптасуын реттеу

ІІІ Қорытынды бөлім....................................................................................................

IV Пайдаланылған әдебиеттер....................................................................................

Аңдатпа

Курстық жұмыста табиғатта орын алатын көпіршік ату құбылысы туралы мәліметтер жинақталған. Көпіршік-ату, яғни кавитация құбылысының оң және кері әсерлері қарастырылып, мәліметтер электронды оқулыққа салынған. Зерттеу жұмыстарын ф.-м.ғ.к., философия ғылымдарының докторы, Халықаралық ақпараттандыру академиясының академигі және Халықаралық экологиялық қауіпсіздік пен табиғат қорларын пайдаланудың қоғамдық академиясының академигі, Физика-техникалық факультетінің Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар кафедрасының профессоры Дәуренбек Әзенұлы ӘУБӘКІРДІҢ жетекшілігімен РЭТ-35 тобы студенті Наслизат Төлентай жүргізді.

Аннотация

Курсовая работа содержит сведения о явлении пузыря, происходящего в природе. Были рассмотрены позитивные и негативные эффекты явления пузыря, то есть кавитации, данные помещены в электронный учебник. Исследования проведены студентом группы РЭТ-35 ТОЛЕНТАЙ Наслизат, под руководством к.ф.-м.н., доктора философских наук, академика Международной академии информатизации и академика Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования, профессора кафедры Радиотехники, электроники и телекоммуникаций Физико-технического факультета ЕНУ им. Л.Н. Гумилёва АУБАКИРА Дауренбека Азенулы.

Abstract

The work contains information about the phenomenon of the bubble occurring in nature. The positive and negative effects of the bubble phenomenon, i.e. cavitation, were considered, the data were placed in an electronic textbook. Research conducted by the student of group RET-35 Naslizat TOLENTAY, under the leadership of Candidate of Sciences of Physics and Mathematics, Doctor of philosophical Sciences, Academician of International Academy of Informatization, and Academician of the International public Academy of ecological safety and nature management, Professor in the Department of Radio engineering, electronics and telecommunications, faculty of Physical engineering of L.N. Gumilyov ENU Aubakir Daurenbek Azenuly AUBAKIR.

І Кіріспе

1.1 Көпіршік-ату құбылысы дегеніміз не?

Көпіршік-ату (кавитация – cavitation) деп, белгілі бір алғышарттар орындалғанда, көпіршіктік құрылымдардың – қуыстардың арнайы бір субстанцияда пайда болып, мәжбүрлі түрде жарылып, содан күтулі және де күтпеген соңғы әрекеттердің туындауын айтамыз. Кейде бұл құбылысты немесе үдерісті көпіршік-ату ерен құбылысы (КА-ЕҚ) немесе көпіршік-ату феномені (КАФ) деп те атаймыз. Көпіршік-ату – өзіндік күшке һәм энергияға ие – олар көпіршік-ату күші (КАК) және көпіршік-ату энергиясы (КАЭ) делінеді. Табиғатта көпіршік-ату энергиясын “еркін энергия” ретінде қабылдаған жөн болмақ, өйткені табиғи радиациямен қатар (Вернадскийдің пайымдауы бойынша), көпіршік-ату – энтропияның қисапсыз өсуін тежейтін ерекше құбылыс. Сондықтан да, табиғи көпіршік-ату күшін түбегейлі әсерлесу күштерінің (ТӘК) жетіспей тұрған кезектегі күші десек қателеспеспіз деген ойдамыз. Сөз орайы келіп тұрғанда айта кетейік: табиғи радиациялық күшті де – ионданудың сәулелену күшін де осы ТӘК қатарына қосқан да дұрыс болады деген сенімдеміз; солай етсек, ТӘК құрамындағы күштер саны жетіге жетіп, табиғат пен адамзат тіршілігінде жеті санының киелілігі орныға түсіп, оның ерек сипаты айқындалары хақ. Көпіршік-атудың ауадағы және судағы жарқын мысалдарын атап өткен жөн, олар мейлінше көп кездеседі және де тыңғылықты зерттеліп, адамдардың күнделікті тіршілігінде, жаңармалы технологияларда елеулі орын алуда  – деуге тұрарлық. Бір ғасыр бұрынғы кезеңдерде мамандар ортасында – кеме құрастырушылар мен гидро- және жылу электрстансалар тұрғызушылар арасында теріс пікір мен көзқарас туындатушы құбылыс болғанымен, өткен ғасырдың орта шенінен бастап, КА-ЕҚ пен КАФ деген терістер біртіндеп оң пікір мен көзқарасқа ауыса бастады. Оған осы XX ғасырдың 30-50-жылдарында, дәлірек айтсақ 1931-1934 һәм 1946-1947 жылдары кавитациялық Ранк-Хилш құбырының пайда болып, соның негізінде арқандық-құйындық Ранк-Хилш технологиялық базалық  құрауышының құрастырылуы зор рөл атқарғандығын атап өткен жөн болмақ. Ендігіде ары қарай курстық жүмысымды жалғастыру үшін элементарлық бөлшектерге  ұқсас көпіршік-атудан туындаған жаңа неологизм түрлері болып табылатын  «CAVITation»+«IONization» сөз жұбынан туындаған «cavition» – кавитион, қысқаша ci: ci1 – атом-нуклондық құрылымдар үшін, ci2 – молекулалық құрылымдар үшін, бұл екеуі микроәлем үдерістеріне арналған; кавитиондардың ci3 һәм ci4 түрлері – макроәлем үдерістеріне арналған: ci3 – макромолекулалармен байланысты үдерістерге, ал ci4 – көзбен көріп, бақылауға болатын үдерістерге арналған [1].

                                                                                                                          

1.2 Кавитация құбылысы туралы жалпы мағлұмат

Кавитация (лат. cavіtas – бос қуыс) – сұйықтықтарда газбен, бумен не олардың қоспасымен толтырылған қуыстардың (кавитациялық көпіршіктер немесе каверна деп аталатын) түзілуі. Кавитация сұйықтықтағы қысымның жергілікті төмендеуі нәтижесінде пайда болады, ол оның жылдамдығы ұлғайған кезде (гидродинамикалық кавитация), немесе сиретудің жартылай периоды (акустикалық кавитация) кезінде үлкен қарқындылықтағы акустикалық толқынның өтуі кезінде пайда болады, әсердің пайда болуының басқа да себептері бар. Жоғары қысыммен немесе жартылай қысу кезінде ағынмен қозғала отырып, кавитациялық көпіршігі соққы толқынын сәулелендіру арқылы лақтырылады.Негізінде кавитацияның дыбыстық кедергінің қатты денесін еңсеру кезінде пайда болатын ауадағы соққы толқыны сияқты әсер ету механизмі бар. Кавитация құбылысы жергілікті сипатқа ие және қолайлы жағдай бар жерде ғана пайда болады. Пайда болған ортада қозғала алмайды. Кавитация есу бұрамаларының, гидротурбиналардың, акустикалық сәуле шығарғыштардың, амортизаторлар бөлшектерінің, гидромуфттардың және т.б. беткі қабатын бұзады — оны өнеркәсіпте, медицинада, әскери техникада және басқа да аралас салаларда қолданады. Бренден Кристоферінің анықтамасына сәйкес: "сұйықтық шекті қысымнан төмен қысымға ұшырағанда (созылу кернеуінде), онда оның ағынының бүтіндігі бұзылады және бу тәрізді қуыстар пайда болады. Бұл құбылыс кавитация деп аталады. Кейбір нүктедегі жергілікті сұйықтық қысымы осы қоршаған температурадағы қанығу қысымына сәйкес шамадан төмен түссе, онда сұйықтық кавитациялық көпіршіктер деп аталатын фазалық қуыстарды қалыптастыра отырып, басқа күйге ауысады. Жергілікті энергия беру арқылы басқа да кавитациялық көпіршіктердің пайда болуы мүмкін. Бұл қарқынды лазерлік импульсті (оптикалық кавитация) немесе электр разрядының ұшқыны фокустауға қол жеткізуге болады". Көптеген ақпарат көздерінде бұл құбылыстың физикасы келесідей түсіндіріледі. Кавитацияның физикалық үдерісі сұйықтықтың қайнау үдерісіне жақын. Олардың арасындағы негізгі айырмашылық қайнаған кезде сұйықтықтың фазалық жай-күйінің өзгеруі сұйықтықтың орташа көлемі бойынша қанық будың қысымына тең қысымда болады, ал кавитация кезінде сұйықтықтың орташа қысымы қанық бу қысымынан жоғары, ал қысымның төмендеуі жергілікті (локальды) сипатқа ие. Айнымалы жергілікті қысымның әсерінен көпіршіктер күрт қысылып, кеңейтілуі мүмкін, онда көпіршіктердің ішіндегі газ температурасы кең шектерде ауытқиды және Цельсий бойынша бірнеше жүз градусқа жетуі мүмкін. Есептік деректерге сүйенсек, көпіршіктердің ішіндегі температура 1500°C-ға жетуі мүмкін [2]. Сонымен қатар, сұйықтықта ерітілген газдарда ауаға қарағанда пайыздық қатынаста оттегі көп екенін ескеру керек, сондықтан кавитация кезінде көпіршіктердегі газдар атмосфералық ауаға қарағанда химиялық агрессивті, нәтижесінде көптеген инертті материалдардың тотығуын (реакцияға кіруін) туындатады [2].

ІІ Негізгі бөлім

2.1 Кавитация құбылысының табиғатта орын алатын кері әсерлері

Кавитация әсерінен болған зақымданулар (сорғының бөлігі)

Жоғары температураға ие көпіршіктердегі газдардың химиялық агрессивтілігі кавитация дамитын сұйықтық жанасатын материалдардың эрозиясын тудырады. Бұл эрозия кавитацияның зиянды әсерінің бір факторын құрайды. Екінші фактор көпіршіктерді лақтыру кезінде пайда болатын және көрсетілген материалдардың бетіне әсер ететін үлкен қысым тастарымен байланысты. Металдардың кавитациялық эрозиясы кемелердің ескек бұрандаларының, сорғылардың жұмыс органдарының, гидротурбиналардың және т.б. бұзылуын туындатады, кавитация сондай-ақ шу, діріл және гидроагрегаттардың жұмыс тиімділігі төмендеуінің себебі болып табылады.

Еспелі бұранданың кавитациялық зақымдануы

К авитациялық көпіршіктердің жұқаруы қоршаған сұйықтықтың энергиясының өте аз көлемде шоғырлануына әкеледі. Осылайша, жоғары температура орындары пайда болады және Шу көзі болып табылатын және металл эрозиясына әкелетін соққы толқындары пайда болады. Кавитация жасайтын шу су асты қайықтарында ерекше проблема болып табылады, өйткені олардың жасырын болуын төмендетеді. Эксперименттер кавитацияның зиянды, жойғыш әсеріне оттегіге химиялық инертті заттар (алтын, шыны және т. б.) ұшырайтынын көрсетті, бірақ әлдеқайда баяу. Бұл көпіршіктердегі газдардың химиялық агрессивтілік факторынан басқа, көпіршіктерді лақтыру кезінде пайда болатын қысым лақтыру факторы маңызды екенін дәлелдейді. Кавитация жұмыс органдарының үлкен тозуына әкеледі және бұранда мен сорғының қызмет ету мерзімін едәуір қысқартуы мүмкін. Метрологияда, ультрадыбыстық шығын өлшегіштерді пайдалану кезінде кавитациялық көпіршіктер толқындарды кең спектрде, соның ішінде Шығыс өлшегішпен сәулеленетін жиіліктерде модуляциялайды, бұл оның көрсеткіштерінің бұрмалануына әкеледі [3].

2.2 Кавитация құбылысының табиғатта орын алатын оң әсерлері

«Шквал» торпедасының тұмсық бөлігі

К авитация көптеген жағдайларда қажет емес болса да, өзіндік оң әсерлері де бар. Мысалы, әскери пайдаланылатын суперкавитациялық торпедалар үлкен кавитациялық көпіршіктерге оралады. Сумен байланысты айтарлықтай азайта отырып, бұл торпедалар қарапайым торпедаларға қарағанда айтарлықтай жылдам қозғала алады. Осылайша, су ортасының тығыздығына байланысты "Шквал" суперкавитациялық торпеда жылдамдықты 370 км/сағ дейін дамытады.Кавитация қатты денелердің беттерін ультрадыбыстық тазалау кезінде пайдаланылады. Кавитациялық көпіршіктер ластанудың бөлшектерін бұзатын немесе оларды бетінен бөлетін соққы толқындарын тудырады. Осылайша, өндіріс кезеңі ретінде тазалау қажет болатын көптеген өнеркәсіптік және коммерциялық процестерде денсаулыққа зиянды және қауіпті тазалағыш заттардың қажеттілігі төмендейді. Өнеркәсіпте кавитация жиі гомогенизация (араластыру) және коллоидты сұйықтық құрамындағы өлшенген бөлшектердің, мысалы, бояулар мен сүттің қоспалары үшін қолданылады. Көптеген өнеркәсіптік араластырғыштар осы қағидатқа негізделген. Әдетте бұл гидротурбиналардың конструкциясының арқасында немесе қоспаны сақиналы тесік арқылы өткізу арқылы қол жеткізіледі, ол енсіз кіріске ие және көлемі жағынан едәуір үлкен шығу: қысымның мәжбүрлі азаюы кавитацияға әкеледі, өйткені сұйықтық үлкен көлемге қарай ұмтылады. Бұл әдіс түрлі ортадағы жұмыс процесін реттеуге мүмкіндік беретін кіру тесігінің өлшемін бақылайтын гидравликалық құрылғыларды басқара алады. Кавитациялық көпіршіктер имплозияны (ішкі жарылыс) туғызу үшін қарама-қарсы жаққа ауысатын араластыру клапандарының сыртқы жағы үлкен қысымға ұшырайды және жиі жоғары төзімді немесе қатты материалдардан жасалады, мысалы, тот баспайтын болаттан, стеллиттен немесе тіпті поликристалды алмастан (PCD). Кавитация отынды өңдеу үшін қолданылады. Өңдеу кезінде отын қосымша тазартылады (химиялық талдау жүргізу кезінде дереу нақты шайырлар санының елеулі азаюы анықталады) және фракциялардың арақатынасы қайта бөлінеді (жеңілірек жағына қарай). Бұл өзгерістер, егер отын тұтынушыға бірден келіп түссе, оның сапасы мен калориялығын арттырады, соның салдарынан ластаушы заттардың салмақтық үлесінің неғұрлым толық жануына және азаюына қол жеткізіледі. Қазір кавитацияның отынға әсері бойынша зерттеулер өтіп жатыр. Оларды жеке компаниялар мен институттар, мысалы, И.М. Губкин атындағы Ресей мемлекеттік мұнай және газ университеті жүргізеді. Сондай-ақ кавитацияның шекаралық шарттары ластаушы заттар мен органикалық молекулаларды жоя алатын кавитациялық су тазарту құрылғылары әзірленді. Сонохимиялық реакция нәтижесінде шығарылатын жарықтың спектралдық талдауы энергетикалық берілістің химиялық және плазмалық базалық механизмдерін көрсетеді. Кавитациялық көпіршіктер шығаратын жарық сонолюминесценция деп аталады [4].

Кавитациялық процестер сұйықтықта болатын қатты заттарды ұсақтау үшін пайдаланылатын жоғары жойғыш күшке ие. Мұндай процестерді қолданудың бірі ауыр отындарда қатты қоспаларды ұсақтау болып табылады,бұл оның жану калориялығын арттыру мақсатында қазандық отынды өңдеу үшін қолданылады. Кавитациялық құрылғылар көмірсутекті отынның тұтқырлығын төмендетеді, бұл қажетті қызуды төмендетуге және отынның шашырауының дисперсиялығын арттыруға мүмкіндік береді. Кавитациялық құрылғылар су-мазут және су-отын эмульсиялары мен қоспаларын жасау үшін пайдаланылады, олар суланған отын түрлерінің жануының тиімділігін арттыру немесе кәдеге жарату үшін жиі пайдаланылады.

2.3 Медицинада және биомедицинада қолдануы

Кавитация литотрипсияның соққы толқыны арқылы бүйрек пен несепағардың тастарын жою үшін маңызды рөл атқарады. Литотриптор-ашық хирургиялық араласусыз несеп-жыныс жолдарындағы тастарды бұзуға арналған аспап. Қазіргі уақыттағы зерттеулерде кавитация макромолекулаларды биологиялық жасушалардың ішіне жылжыту үшін де қолданылуы мүмкін. Сұйық ортада ультрадыбысты өтумен пайда болатын кавитация тығыз ағзалардың тіндерін қансыз кесуге арналған хирургиялық құралдардың жұмысында қолданылады (см. CUSA!). Сондай-ақ, кавитация тісті ультрадыбыстық тазалау кезінде стоматологияда қолданылады, тіс тасын және пигменттелген астауды ("темекі шегушінің ұшасы"), сондай-ақ косметологияда да жиі қолданылады. Күшті фокусталған ультрадыбыстың медициналық қосымшаларында инерциялық акустикалық кавитацияны қолдануға негізделген әдістер белсенді дамыды. Тіндерге әсер етудің кавитациялық режимі кавитацияның пайда болу ықтималдылығына және алынған қираулардың пішіні мен орналасқан жерінің әлсіз қалпына келуіне байланысты аулақ болу керек деп есептелді. Осыған қарамастан, кавитациялық әсер ету режимі тек қана жалпы қабылданған және жиі қолданылатын жылу режиміне балама болып қана қоймай, сонымен қатар мәні бойынша да осындай қолдануларды іске асырудың жалғыз мүмкін (және бұл ретте қауіпсіз) тәсілі болып табылатыны көрсетілген. Мысалы, кавитациялық режим мидың терең құрылымдарының (ультрадыбыстық нейрохирургия) ультрадыбыстық бұзылуында интактілі бас сүйек арқылы пайдаланылуы мүмкін. Бұл жағдайда дәстүрлі жылу режимін қолдану ультрадыбыстың жоғары сіңірілуі салдарынан бас сүйегінің жылу зақымына алып келеді, ал ультрадыбыстық кавитация режимі қойылған мақсатқа жету үшін өте қолайлы болуы мүмкін. Кавитация жасушалық мембраналарды бұзу үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл жасушалардың некрозына әкеледі. Бұл қасиет ультрадыбыстық хирургияда қолданылуы мүмкін. Кавитация тіндерде сіңіруді арттырудың тиімді құралы болуы мүмкін, демек, тіндерде дыбысты сіңіруді күрт арттыратын газ көпіршіктерінің пайда болуы есебінен ультрадыбыстық әсердің жылу компонентін күшейту. Өз кезегінде, температураның жоғарылауы ультрадыбыстың кавитациялық белсенділігін күшейтеді,өйткені тіндердің температурасының жоғарылауы тіндердегі кавитациялық табалдырықты төмендетеді. Кавитация ультрадыбыстың сонодинамикалық әсерінің негізгі механизмі болып табылады, яғни ультрадыбыспен біріктірілген қолдану кезінде дәрілік заттардың ісікке қарсы тиімділігінің жоғарылауы туралы деректер бар. Онкологияда кавитацияны қолдану мүмкін ісікті қоршаған қан тамырларының бұзылуына негізделуі мүмкін, бұл онда қан ағынын бұғаттауға және ісіктің жасушаларына ультрадыбыстың зақымдау әсерінің артуына әкеледі. Өте ежелгі дәстүрлер кавитациялық көпіршіктердің үлкен санын басып алу кезінде соққы толқындарының пайда болуы есебінен ұсақтау және жару арқылы тіндердің жасушаларын механикалық бұзу әдісі бар. Тіндердің жасушалық құрылымының осындай шынайы кавитациялық бұзылуларының гистологиялық ерекшеліктері тіндердің жылу некрозында бұзылулардан айтарлықтай ерекшеленеді. Бір қызығы, соққы толқындарын генерациялау кезінде пайда болатын үлкен оң қысымдағы тіндерге әсер гистологиялық және цитометриялық әдістермен расталған in vivo ісік тіндеріндегі елеулі бұзылуларға әкеп соқпады. Алайда, дыбыс қысымының оң шыңы алдында теріс дыбыс қысымы пайда болған кезде, пайда болған кавитациялық көпіршіктердің күрт жоғарылаған санын жою кең және жақсы жаңғыртылды. Ультрадыбыстық кавитация режимі онкология, қуықасты безі хирургиясы (простата) және жатырдың фибромиомасы, кеуде қуысындағы тіндердің бұзылуы, жыпылықтайтын аритмияны, глаукоманы емдеу, қан кетуді тоқтату, соққы-толқынды терапия, пластикалық хирургия, косметология, невропатикалық ауруды алу, эссенциальді треморды емдеу, миішілік ісіктің бұзылуы – глиобластома, үш жақты невралгияны емдеу, үш жақты невралгияны емдеу, үш жақты невралгияны емдеу, сондай-ақ, Альцгеймер ауруы және т.б. емдеуде қолданылады [5].

2.4 Қалақты сорғылар және кеме бұрандалары

Тез қозғалатын қатты объектілермен (сорғылардың жұмыс органдары, турбиналар, кемелердің есу бұрандалары, су асты қанаттары және т.б.) сұйықтықтың түйіскен жерлерінде қысымның жергілікті өзгеруі орын алады. Егер қандай да бір нүктедегі қысым қаныққан бу қысымынан төмен түссе, ортаның бүтіндігі бұзылады. Немесе, қарапайым, сұйықтық қайнатады. Содан кейін, сұйықтық жоғары қысыммен аймаққа түскен кезде, бу көпіршіктерінің "құлауы" болады, ол Шумен, сондай-ақ өте жоғары қысыммен микроскопиялық аймақтардың пайда болуымен (көпіршіктердің қабырғаларының соғылуымен) жүреді. Бұл қатты объектілердің бетінің бұзылуына әкеледі [6]. Егер төмен қысым аймағы өте кең болса, бумен толтырылған каверна-қуыс пайда болады. Нәтижесінде қалақтардың қалыпты жұмысы бұзылады және сорғы жұмысының толық үзілуі мүмкін. Кавитацияны болдырмау мүмкін болмаған жағдайларда, мұндай шешім кавитацияның сорғының жұмыс органдарына жойқын әсерін болдырмауға мүмкіндік береді. Тұрақты каверна байқалатын режим "суперкавитация режимі" деп аталады.

Әдетте, кавитация аймағы сору аймағына жақын жерде байқалады, онда сұйықтық сорғының қалақтарымен кездеседі. Кавитация ықтималдығы жоғары болса, онда:

• сорғыға кіру қысымы төмен;

• сұйықтыққа қатысты жұмыс органдарының қозғалыс жылдамдығы жоғары;

• қатты дененің сұйықтығымен біркелкі емес ағып кетуі (қалақтың жоғары әсер ету бұрышы, сынықтардың, беттердің тегіс емес болуы және т. б.)

Классикалық орталықтан тепкіш сорғыларда жоғары қысымды аймақтан сұйықтықтың бір бөлігі жұмыс дөңгелегі мен сорғы корпусы арасындағы саңылау арқылы төмен қысымды аймаққа өтеді. Кезде сорғы жұмыс істейді, елеулі ауытқу мүмкіндігімен есептік режимін арттыру жағына қарай айдау қысымын, шығын шығуын арқылы тығыздау арасындағы жұмыс дөңгелегі бар және корпуспен артады (артуы арасындағы қысым полостями сору және айдау). Тығыздағыштағы сұйықтықтың жоғары жылдамдығына байланысты кавитациялық құбылыстардың пайда болуы мүмкін, бұл жұмыс дөңгелегі мен сорғы корпусының бұзылуына әкелуі мүмкін. Әдетте, тұрмыстық және өнеркәсіптік жағдайларда сорғының жұмыс дөңгелегіндегі кавитация режимі жылыту немесе сумен жабдықтау жүйесіндегі қысым күрт төмендеген кезде мүмкін: мысалы, құбырдың, калорифердің немесе радиатордың жарылуы кезінде. Сорғының жұмыс дөңгелегі аймағында қысымның күрт төмендеуі кезінде вакуум пайда болады, су төмен қысым кезінде сорып бастайды. Бұл ретте қысым күрт төмендейді. Кавитация режимі сорғының жұмыс дөңгелегі эрозиясына әкеледі және сорғы істен шығады [7].

2.5 Қозғалтқыштардағы кавитация

Кейбір үлкен дизельді қозғалтқыштар жоғары қысу мен цилиндр қабырғаларының шағын габаритті болуына байланысты кавитациядан зардап шегеді. Нәтижесінде цилиндрдің қабырғаларында салқындату сұйықтығының қозғалтқыш цилиндрлеріне түсуіне әкелетін тесіктер пайда болады. Цилиндрдің гильзалық типті сыртқы (сыртқы) қабырғаларында қорғаныс қабатын құрайтын салқындатқыш сұйықтыққа химиялық қоспалардың көмегімен жағымсыз құбылыстардың алдын алуға болады. Бұл қабат сол кавитацияға ұшырайды, бірақ ол өздігінен қалпына келуі мүмкін [8].

2.6 Басқа да салаларда қолданылуы

Кавитация су асты оқ-дәрілерінің инелі оқ-дәрілерін тұрақтандыру үшін (мысалы, АПС автоматының оқ-дәрілері немесе АДС автоматы үшін 5.45x39 ПСП патрондары), торпедалардың жылдамдығын арттыру үшін (“Шквал” және “Барракуда”) қолданылады.

Кавитация әртүрлі материалдарды (оның ішінде кендерді) ұсақтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл процестер үшін кавитацияны күштік ультрадыбыстың көмегімен алатын өнеркәсіптік жабдық шығарылады.

Ш аян-сілтілер (щелкун) кавитациялық механизмді пайдалана отырып, аяқтарынің көмегімен өте қатты дыбыс шығаруға қабілеттілігімен белгілі, суда пайда болатын плазмамен ауа көпіршіктері пайда болады. Америкалық ғалымдар осы механизмді жаңғыртатын аяқтардың 3D-баспа аналогын жасады. Жасанды аяқтарының тесттері оның кавитация жасау тиімділігі кейбір басқа әдістерге қарағанда жоғары екенін көрсетті. Шаян-сілтілер-бұл шаян тәрізділер тобы, олардың тән ерекшелігі біркелкі емес құрылым — олар екі аяққа(клешни) ие, олардың біреуі екіншісінен әлдеқайда көп және оның мөлшері тіпті дененің өлшемінен асып кетуі мүмкін. Мұндай аяқтар аң аулау үшін қажет, ол кезінде оны дереу қысып, сол арқылы өте қатты дыбыс шығарады (200 децибеллден астам), ол өндіруді өшіруге немесе тіпті шағын балықты өлтіруге қабілетті. Аяқтарының жұмысының механизмін зерттеу көрсеткендей, ол қозғалыс кезінде суда кавитациялық көпіршіктер жасайды, олар өндіру жағына қарай бағытталады. Бұл көпіршіктер сынған кезде, олардың температурасы бес мың кельвинге дейін көтеріледі, бұл плазманың қысқа мерзімді пайда болуына және көрінетін сәулеленудің шығуына әкеледі [9].

2.7 Кавитация саны

Кавитациялық ағым кавитация санымен анықталады:

Х

P – ағынның гидростатикалық қысымы, Па;

P_S – қоршаған ортаның белгілі бір температурасы кезінде қаныққан сұйықтық буларының қысымы, Па;

V –  жүйеге кірудегі ағынның жылдамдығы, м / с

 ρ – ортаның тығыздығы, кг/м³;

Кавитация шекаралық жылдамдық ағынымен V= V_С жеткенде пайда болады. Бұл жылдамдық кавитация өлшемінің шекаралық мәніне сәйкес келеді.

Х өлшеміне байланысты ағындардың төрт түрін ажыратуға болады:

• К авитацияға дейін – тұтас ағын (бірфазалы) X 1 болғанда;

• Кавитациялық – екі фазалық X≈ 1 болғанда;

• Пленкалы – кавитациялық қуыстың қалған тұтас ағыннан тұрақты бөлінуімен X

• Суперкавитациялық – Х

Кавитация деңгейін кавитометрлер деп аталатын аспаптардың көмегімен өлшейді (әдетте салыстырмалы бірліктерде).

2.8 Болдырмау салдары

Машина бөлшектері үшін кавитацияның зиянды салдарын алдын алудың ең жақсы әдісі-қуыстардың пайда болуын болдырмау немесе бөлшектің беті жанындағы осы қуыстардың бұзылуын болдырмау үшін олардың конструкциясының өзгеруі болып саналады. Конструкцияны өзгерту мүмкін болмаған кезде, мысалы, кобальт негізінде қорытпаларды газотермиялық тозаңдату қорғаныш жабындары қолданылуы мүмкін. Гидрожетек жүйелерінде жиі қоректендіру жүйелерін қолданады. Олар, қарапайым айтқанда, қосымша сорғы болып табылады, сұйықтық арнайы клапан арқылы гидрожүйеге түседі, соңғы қысым рұқсат етілген мәннен төмен түседі. Егер гидрожүйедегі қысым рұқсат етілгеннен төмен түспесе, қосымша сорғыдан сұйықтық бактарға құюға барады. Қоректендіру жүйелері, мысалы, көптеген экскаваторларда орнатылған [10].

2.9 Жыныс жасушаларының шағылымсуынан бастап эмбриондық кезең алдында бласьтоцит туындап, қалыптаса бастауындағы жасушалық деңгейде жүретін метаболизмнің көпіршік-ату табиғаты

Шетел авторларының бірқатар мақалаларында жыныстық ұрықтардың шағылысуынан кейін эмбриондық жасуша әлі қалыптаспай тұрып, алдын ала жасушалық сатыда басталатын метаболизм механизмінің кавитация – көпіршік-ату құбылысымен байланыстылығы тұжырымдалады, яғни жасушалық мембраналардың екі жағында миниатюрлік көпіршіктік құрылымдардың пайда болуы туралы күдік бар [11]-[13]. Осы бап бұл құбылыстың шын мәнінде қалай орын алатындығы жайлы кавитация теориясының мамандары емес, бірақ тіршілік туралы ғылымның жоғары мамандандырылған салаларында – эмбриология, биота морфогенезі, биотехнология және жалпы биологияда жақсы мамандар болып табылатын біздің шетелдік әріптестеріміздің бұл болжамын қалайда ғылыми тұрғыдан негізделуге болатынын көрсетуге арналған. «Құдайдың кереметі», «тіршілік ұшқыны» – бұлар адам нәсілінің жаңа өмірінің пайда болуын болжап, керемет жаңғыруды ескере отырып қолданылатын эпитеттер. Эмбриологияны еске түсірмей-ақ, биология, генетика, биохимия, биотехнологияның дамығанына қарамастан, бүгінгі күнге дейін бұл эпитеттер қолданыста. Бұл жерде ЭКҰ – экстракорпоралдық ұрықтандыру саласындағы жасампаз жетістіктерді мысал ретінде келтіру жеткілікті, яғни заманауи медициналық практикадағы «in vitro» технологиясын айтамыз. «Тәңір ғажайыбы» деген ұғымды әзірше жоққа шығара немесе тиянақтай да алмаспыз, бірақ «тіршілік ұшқынына» қатысты біз нақты айтарымыз бар, тіпті ғылыми тұрғыда – биология һәм медицина ғылымдары мен практикасының соңғы жетістіктерін пайдалана отырып, соларға қоса кавитация – көпіршік-ату теориясы тұрғысынан негіздеуге дайынбыз.

2.9.1 Аталық пен аналық ұрықтардың шағылысуы кавитацилық ұшқындар туындатуымен жалғасады

«АҚШ еліндегі Солтүстік-Батыс Университетінің ғалымдары – сүтқоректілерінің сперматозоидтары мен аналық ұрықтарының шағылысуын бақылау үшін тәжірибелер жүргізді. Олардың байқағандары: бұл үрдіс аналық ұрықта толқындана пайда болып, жалғасатын «ұшқындаған жыпылықтаулар – жарқылдар» мырыш атомдарының лек-легімен қуатты шашырап шығарылуымен қатар жүретіндігін бейнекөріністер түрінде түсіріп алған (төменгі 1-ші, 2-ші суреттердегі бейнелеулерді қараңыз: Northwestern University [40])».

1-Сурет. Жарқылдаған фейерверктер: сперматозойд пен аналық ұрықтың кездесуі

(бейнекөрініс: Northwestern University [40]).

2-Сурет. Тышқанның жарқылдаған аналық ұрығы: қалташаларынан мырыш атомдарын

шашыратып шығарыуының алдында (бейнекөрініс: Northwestern University [40]).

«Осы зерттеу үшін арнайы әзірленген озық технологияларды қолдану бізге атом-молекулалық фейерверкті толығымен бейнекөрініске түсіріп алуға мүмкіндік берді. Ғалымдар мырыш атомдарының қай жерде пайда болатындығын анықтауға тырысты. Бөлшектер ұрықтың тікелей бет жағында шығарылғаны анықталды. Ұрық жасушасында 8 мыңға жуық “қалташалар” бар, олардың әрқайсысында миллионға жуық мырыш атомы болатын көрінеді» [40]. Авторлар – тәжірибе жасаушылар мен ғалымдар бұл үдерісті басқаша әрқалай түсіндіреді.

«Алдыңғы тәжірибелерде тышқандарды ғалымдар ұрықтандыру кезінде толқындатып шығару арқылы жасуша 60 миллиард мырыш атомынан 10 миллиард жоғалтады деп анықтады. Сондай-ақ, ұрық мырышсыз жетілуге толық ​​жете алмайтындығы белгілі болды. “Ұрық жасушасы алдымен мырыш атомдарын жинап, содан кейін оларды біртіндеп табысты дамып жетілу үшін, жыныстық ұрықтану және эмбриогенез басталуы үдерістерін дұрыс басқару үшін босатып отыратын болса керек. Жұмысымызда біз жасушаның трансформацияланып, жаңа организмге айналуын молекула деңгейінде түсінуге тырыстық”», - дейді Томас О'Халлоран (Thomas O'Halloran) [40].

«Шашырылатын мырыш бөлшектерінің саны ұрықтандырылған жасушалардың сапасы туралы маңызды көрсеткіш болуы әбден мүмкін. Егер жасушалардың жоғары сапалы екенін анықтай алсақ, онда эмбриондардың сапалығы алдын ала анықталады, ал бұл дегеніңіз – болашақ ұрпақтың ден-саулығы һәм өміршеңдігі», - делінген зерттеу қос-авторы Тереза К. Вудрафтың пікірінде (Teresa K. Woodruff) [40].

Тұжырымдама. Қалай болғанда да, бұл бүкіл үдеріс – кавитацияның – көпіршік-ату ерен құбылысының (КА-ЕҚ) жыныстық жасушалар арасындағы әсері; бұл мәлімдеме келесі факторлармен түсіндіріледі (тікелей және жанама):

- жыныстық ұрықтардың кездесуінің нәтижесі не осы кездесудің соңындағы әрекеттер:

-- біріншіден, люминесценция көпіршік-ату көрсеткіштерінің бірі болып табылады – КА-ЕҚ заңды жалғасы, өйткені көпіршік-ату кезінде пайда болған көпіршіктер жарылады – микро жарылыстар орын алады;

-- екіншіден, бұл микрожарылыстардың салдарынан температура көтеріледі;

-- үшіншіден, энергия өндіріледі, атап айтқанда, жылу – өмірге қажет энергия өндіріледі;

-- төртіншіден, атомдар мен/немесе мырыш иондарының “минижанартауы” атқылауы;

-- бесіншіден, дыбыстық дабылдау қосарланады (тәжірибешілер назар аудармаса керек немесе бұнда қолданылған құрылғы – APS синхротрон бұған бейімделмеген болуы да мүмкін);

- көпіршік-ату ерен құбылысының алдын алатын алғышарттар (жанама деп қабылдайық):

-- біріншіден, КА-ЕҚ ағымы үшін табиғатта сперматозойд секілді тірі ағзашада осмотикалық қысымнан бөлек қысым болуы керек, себебі ол АнЖЖ (аналық жыныс жасушаға) шабуылдайды, сонымен қатар күш, қуат және энергия оның шыққан көзінен даруы да заңды;

-- екіншіден, тиісті орта болуы керек – КА-ЕҚ орын алуы үшін белгілі бір жұмыс ортасы болуы тиіс, бұл шарт орындалатыны сөзсіз – ата-аналық жұптың жыныс мүшелерінің түйісуінің бастапқы нүктесі, осы мүшелер ішіндегі арналар, олармен АтЖЖ (аталық жыныс жасуша) АнЖЖ қарай тасқындап жылжиды және де бұл жасушалардың уақытша орналасуы мен көбейіп туындайтын орындары, соның бірінен АтЖЖ АнЖЖ қарай қозғалысын бастайды, ал екіншісінде АнЖЖ оны күтіп алады – кездеседі һәм жұптасады, мінеки, жарқыл басталады;

-- үшіншіден, осы КА-ЕҚ іске қосылуына арнайы алғашқы түрткі болуы да шарт, бұның жайын қалыпты жағдай деп санауға болады – ұрпақ жалғастығы деген инстинкт итермелейді.

2.9.2 Жаңғырған көпіршік-ату дүниелері ортасында сперматозойд пен аналық жыныс ұрығының шағылысуын қайта қарастыру

«Ұрықтану мезетінде аналық ұрық өзінің мыңдаған қалташаларын ашып, олардың әрқайсысынан миллиондаған мырыш атомдарын шашыратады. Сонан соң тыныштық орнайды. Біраздан кейін жаңа “кавитациялық фейерверк” қайталанады да, қайта тыныштық орнайды. Міне осылай 4-5 рет осы үрдіс қайталанады» [40].

Бұл үдерісті біз миниатюрлік ci2-жанартау атқылауы, ал кавитиондар туындататын “кавитациялық фейерверктерді” – миниатюрлік ci2-найзағай дер едік.

Мінеки, осындай ci2 түріндегі кавитиондық әсерлесулер нәтижесінде АтЖЖ мен АнЖЖ – жыныстық ұрықтар (ЖҰ) шағылысуынан бластоциста һәм трофэктодерма – эмбрион алды тірі ағзаның жасушалық құрылымдары қалыптасады.

3-Сурет. Сол жақта трофэктодермамен қоршалған ЖҰ шағылысуынан кейінгі 4-5

күндік бластоциста. Оң жақта осы жасушалық құрылымдар жатыр алды түтікшеде.

4-Сурет. Сол жақта трофэктодермамен қоршалған ЖҰ шағылысуынан кейінгі 6-7

күндік бластоциста жатыр қабырғасына жақындап келуі. Оң жақта осы жасушалық

8-9 күндік құрылымдар жатыр қабырғасына етене еніп, жайғасулары көрсетілген.

2.9.3 Бластоцист пен трофэктодерм кавитациялық түрлену үдерістерінің молекулалық механизмдік тетіктері

Бұл бөлімде шетелдік авторлар Андрей Уотсон мен Лиза Баркрофттың (Andrew J. Watson & Lisa Barcroft [12]) жұмысына негізделген, шағылысқан жасушалық құрылымының дамуының бастапқы кезеңі талқыланады. Осы жұмыстың бір бөлімі «кавитация» сөзін қолданып аталады (2.1 бөлімін қараңыз!), сондықтан бұл жұмыс бізді қызықтырды. Бірақ-та, бұның авторларының бұл ұғымды қандай мағынада қолданғанын түсіне алмадық. Бәлкім, біздің ұйғаруымыз да солай, «кавитация» сөзін олар «көпіршік» деген сөздің антонимі ретінде қолданған болса керек. Андрей Уотсонмен хат алмасу арқылы бұл мәселені шешпек болып едік, бірақ бұл талпынысымыз бізге еш нәтиже берген жоқ. Қалай болғанда да, біз осы әріптестерімізге эмбриологияның мәселелеріне жасалып жатқан кавитация – көпіршік-ату теориясының тұрғысынан назар аударуға шабыттандырғанына ризашылығымызды білдіреміз, бірақ бұл эмбриология саласы «біздің жолымыз емес еді», дегенмен де, қазір біз осындамыз!»

2.9.3.1 Бластоцисттер – кавитациялар қалыптасуын реттеу

Талқыланып отырған аталмыш жұмыс негізінен жасушалық деңгейде метаболизм механизмдерін қарауға арналғандықтан, біз сондағы бірнеше сурет-сызбаны ұсынамыз [41]. Осы механизмдердің бірі – жұмыста “иондық сорғы” деп аталған иондар мен ферменттерді тасымалдаушылар. 5-Суретте сүтқоректілер эмбриондарының имплантациялау алды трофэктодерм трофобласттарындағы иондар мен ферменттердің тасымалдаушыларының экспрессияға ұшыраған көріністерін көреміз.

5-Сурет. Тышқан эмбриондарының имплантациялау алды трофэктодерм трофо-

бласттарындағы иондар мен ферменттердің тасымалдаушылары экспрессиясы.

Төменгі 6-суретте трофэктодерм жасушаларынан тұратын ішкі және сыртқы қабаттарындағы катенин һәм актин көмегімен ферменттермен зат алмасудың зонулдық механизмін бақылауға болады.

6-Сурет. Эпителиалық жасушалардағы zonula adherens (солда) және

zonula occludens (оңда) молекулалық полярлы бағытталып ұйымдасуы.

Ал 7-суретте байқайтынымыз – 1957 жылы химиядан 1997 жылғы Нобель сыйлығының лауреаты Йенс Скоу (Jens C. Skou [54]) ашқан өте көп тараған және аса маңызды Na⁺/K⁺-АТФаза – аденозинтрифосфаттық тасымалдаушы және зат алмастырушы механизм-тетігі.

7-Сурет. Аса маңызды механизм-тетік Na⁺/K⁺-АТФазаның құрылымы, сипаттамалары.

Тағы бір маңызды жасушалық деңгейдегі метаболизмді қалыпты жағдайда атқаруға септігін тигізетін нәрсе – бластоцельді, яғни бластоцист жасушасының ішінде жинақталатын сұйықты қалыптастыру, оның негізгі құрамы әрине – су. Мінеки, сондықтан да, төменгі 8-суретте осы судың трофэктодерм жасушалық қабаттарынан өтіп жинақталуын көрсететін үш механизм-тетік бейнеленген.

8-Сурет. Биологиялық мембрана арқылы судың қозғалысына жауапты механизм-тетіктер.

Су әлбетте липидтік қосқабат арқылы i) жай диффузия арқылы, ii) ферменттер мен иондар дүркін-дүркін тасымалданатын қалыптасқан транспорттардың көмегімен, iii) мембранадағы экспрессиялық саңылаулар арқылы.

Жоғарыда айтылған метаболизм механизмдерінен белгілі бір мағынада кавитация – көпіршік-атудың рөлі туралы не айта аламыз? Ең алдымен, біз жұмыс авторларының [41], яғни, бластоцистті “кавитация” деп атап, пайдаланғанын ризашылықпен айтып өтуіміз керек. Әрине, олардың бластоцист-трофэктодерм жұптасқан ұғымы туралы: бластоцист жасушасы трофэктодерм құрылымымен конвертше қапталған “көпіршік” деп қабылдаған тұжырымы онша дұрыс емес. Бірақ-та, белгілі детективтік кинода айтылатындай – “шындық жақын жерде!” болды және де біз оны авторлардың соңғы мәлімдемесін пайдаланып ашамыз [41]:

- трофэктодерм кавитация – көпіршіктену оқиғаларын бастау және реттеу қабілетіне ие болады, бұл бластоцист қуысында жинақталатын бластоцелі ретінде сұйықты тасымалдауды және сақтауды жеңілдететін гендік өнімдерді қалыптастырады [41]; басқаша – біздіңше айтқанда, мұндағы бластоцист қуысында микро-жарылыс түріндегі кавитацияның негізгі ұғымы басты рөлді ойнайды, біз осы ойымызды түсіндірейік: гендік өнімге, оның ішінде су қоспасына мембрана арқылы ағып өтіп кетудің ең қарапайым және оңай жолы, оның рөлі тропеоктодерм жасушаларының қабаттарымен ауаның көп мөлшері бар газ көпіршіктерінің қалыптасуы; көпіршіктер екі жағынан мембранаға жабысып, кез-келген мүмкіндікте осмотикалық қысымның әсерінен айтылғандай жарылып, бұл көпіршіктерден мембрананың саңылаулары арқылы гендік заттар қарама-қарсы жаққа өтеді, осылайша бластоцисттің қуысына да керек заттар енеді; негізінен түрлі химиялық элементтердің (ХЭ) иондары мен тұздары, ферменттері және көпіршіктердің қабықшасын құрайтын су қоспасынан тұратын өнімдер де бар, мұнда біз тек газ тәріздес ортаға көпіршіктердің пайда болу мүмкіндіктерін де қабылдаймыз, яғни жоққа шығармаймыз (Ranque-Hilsch – Ранк-Хилш құбыры IHS – ИЖЖ – интенсивті жылыту технологиясының базалық элементі болып табылады, міне осы құбырдағы ауа ортасында көпіршіктердің қарқынды қалыптаса алатындығын алға тартамыз [45]); бұл кавитация – көпіршік-ату үдерісінің күші мен қуатының арқасында жаңадан пайда болатын жасушалар – бластоцисттер – болашақ эмбриондық жасушалар үшін қажетті температуралық және энергетикалық әсерлер мен алғышарттар пайда болады; демек, эмбрион алды кезеңінде гендік өнім қалыптасуы, энергия мен температуралық өзін-өзі реттеу және гомоиотермия осы КА-ЕҚ құбылысынан бастау алатынға ұқсайды, олай емес – деуге қандай да бір себеп – жоқ;

- бұл кавитацияның, яки көпіршіктердің пайда болуын білдіреді, эмбрион полярлық эпителийдің дамуына сүйенеді; бластоцель сұйықтығы негізінен су болып табылады, сондықтан оны өндіру және жинақтау механизмі трофэктодермнің иондық тасымалдау қасиеттеріне байланысты; сондықтан да авторлар бластоцистті кавитация деп атайды [41]; енді осыны біздіңше түсіндірейік: бластоцель – эпителийдің заттық поляризациясы электрлі зарядталғандықтан туындайды, өйткені мембрананың екінші жағындағы сыртқы орта жоғарыда түсіндірілгендей, “-” болып зарядталған, ал бластоцельдің заттары “+” болып зарядталғандығын Na⁺/K⁺-АТФаза әрекетінен-ақ білеміз, сонымен мембрананың айналасында электрлік әсер пайда болады да, міне осы әлі де зат алмасуларға алғышарт болады, ал бұл жағдай жоғарыда талқыланған кавитация – көпіршік-ату үдерісінің пайда болуына ықпал етеді – импульс береді, мінеки, бұл трофэктодерм жасушаларының қабаттары арқылы бір тынбастан зат алмасуларды ci2 түріндегі кавитиондық сорғылау арқылы атқаруды қамтамасыз етпек;

- трофэктодерм – бұл эпителий жасушаларының дифференциациясы үшін мінсіз үлгі, өйткені бұл эпителий аполярлы бластомерлерден «de novo» әдісімен пайда болады [41]; мұнда біз талқыланып отырған жұмыстың авторларының перспективасын айқындауға тиіспіз; болашақ эмбриондық жасушаларды саралау үшін дифференциациялық өзгерістердің алғышарттарды қалыптастырудағы рөлі – бұл болашақ ағзаның тірі жасушасына – бластоцистті биотаға айналдыру үшін өте маңызды екендігінде және де бұл түсіндіруде кавитация – көпіршік-ату механизмі қаншалықты маңызды болмақ; біз тағы бір жалпы ескерту жасағымыз келеді: аталмыш жұмыстың жалпы «кавитация» деп жазған бөліміндегі ойлар туралы деректерге толықтырулар мен түсіндірмелер енгізуге тиіспіз [41]; егер біз осы тұжырымдаманы біздің алдыңғы бөлімге сүйеніп анықтайтын болсақ, онда біз кавитацияның туынды неологизмі болып табылатын «кавитион» ұғымының алатын орнын – нүктелерін нақтылауымыз керек, өйткені осы бөлімде қарастырылған кавитация үдерістеріндегі көпіршікті құрылымдар атомдардан, иондардан және ферменттер секілді шағын молекулалық элементтерден қалыптасады, олар ci2 түрлі кавитиондық қуыстар ретінде түсіндірілуі керек; осылайша, blastocyst-trophectoderm жұптық тұжырымының метаболизмдік механизм-тетігі жоғарыда түсіндіргеніміздей, ci2 түрлі кавитион көмегімен жүзеге асырылады екен, сондықтан да, осы жұптың зат алмасуын білдіретін «жасушаның кавитиондық нобайы» туралы айтуға болады, ал жасуша деңгейіндегі метаболизм «кавитиондық сорғы» арқылы жүзеге асырылады.

Осы жаңа ұғымдардың сипатын неғұрлым түсінікті ету үшін аталмыш жұмысқа тағы ауысайық [41], соған байланысты біздің ескертулеріміздің маңызды мәселелерін атап өтейік:

- Na⁺/K⁺-АТФаза әрекеті нәтижесінде жасуша калийдің жоғары концентрациясын сақтайды; жасуша мембранасы калий K⁺ иондарын өткізуге өте қабілетті болғандықтан, осы калийдің K^- теріс зарядтық иондарын жасуша мембранасының өткізбейтін қабілетінен іште қалдырады; сондықтан клетка мембранасының ішкі бөлігі сыртқыға қарағанда электрлік теріс зарядты болады, басқаша айтқанда, калий атомдары “+” және “-” иондарына ыдырайды, “-” иондар жасушаның ішкі бөлігінде қалады және “+” калий иондары мембрана арқылы шығып кетеді; бірақ бұл үдерістер кавитация – көпіршік-атудың ашық тәсілдері және сансыз ci2 түрлі кавитиондардың қалыптасуы, жарылып жойылулары арқылы жүреді, сырттай қарағанда, барлық көріністерді «ион сорғысының» әрекеті ретінде қабылдауға да болады, десек-тағы біздің түзетулерімізді ескерсек, «кавитиондық сорғының» арқасында соның бәрі атқарылады;

- жоғарыда айтылғандай, 1957 жылы Йенс С. Скоу ATФaза деп атаған Na, K иондары белсенділігі жайлы бірінші мақаланы жариялады: екінші жағынан, Na⁺/K⁺-АТФаза ретінде, аденозинтрифосфат ферменті синтезделіп, мақсатты – полярлы бағытталған заттардың жасушалық мембрана арқылы тасымалдануы – барлық тірі жасушалардың негізгі қасиеті; содан бері көптеген ферменттеулердің ATФ-синтаза – аденозинтрифосфат синтезіне ұқсас функциялар түрінде атқарылатындығы көрсетілді [54]. Тағы бір тілге тиек етуге тұрарлық еңбек шет елдік маман Лин М. Вилейдің (Lynn M. Wiley: [42]) туындысы. Оның тіпті тақырыбы «кавитация» сөзінен басталады, бірақ аңдатпасына қарап, байқасақ, оның да осы сөзге қатысты негізгі мән-мағынасы жоғарыда талқыланған еңбекке жақын келеді! Бұл туындының аты мығым болғанымен, қолға түспейтіндей жасырып қойыпты, сондықтан да, ол туралы мардымды пікір айта алмаймыз, дегенмен де, сол сарын [41].

ІІІ Қорытынды бөлім

Бұл курстық жұмысымда мен, көпіршік ату, яғни кавитация құбылысының қыр-сырына нақтырақ тоқталып кеттім деп есептеймін. Кавитация құбылысы табиғаттан бастап, қазіргі техника мен технологияларда қолданылады. Тіпті, кавитация құбылысын бөліп шығаратын жан-жануалар бар екеніне, сондай-ақ олардың оны өздерінің дұрыс мақсаттарына қолданылатынына көзім жетті. Жұмысымды қорытындылай келе, кавитация құбылысының теріс жақтарын ескере отырып, алайда оны дұрыс мақсаттарда қолдана білсек, қазіргі таңда ғылымның (әсіресе, медицина) көп салаларында зор пайдасының тиеріне кәміл сенемін.

IV Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Дәуренбек Ә. ӘУБӘКІР, Ерабылай Д. ӘЗЕН. Көпіршік-ату құбылысын ғылыми категорияға айналдыра отырып, тереңдетіп зерттеу. Кавитиондардың ерек болмысы// Блогқа жазылды: Massaget порталы: 02 наурыз 2019, 12:49. https://massaget.kz/blogs/baykau/25434/

2. Г. Биркгоф, Э. Сарантонелло. Струи, следы и каверны. пер. с англ. М.: Мир, 1964. 466с.

3. М. Корнфельд. Упругость и прочность жидкостей. М.: ГИТТЛ, 1951. 200с.

4. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. 6 с.

5. Акуличев В. А. Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях. М.: Наука, 19 . 280c.

6. Левковский Ю. Л. Структура кавитационных течений. Л.: Судостроение, 1977. 222с.

7. Иванов А. Н. Гидродинамика развитых кавитационных течений. Л.: Судостроение, 1980. 237с.

8.  Сиротюк, М. Г. Акустическая кавитация. — М.: Наука, 2008. — 271 с.

9.  Флинн, Г. Физика акустической кавитации в жидкостях. Пер. с анг. — М.: Мир, 1967. — Т. 1. — С. 7-138.

10.  Перник, А. Д. Проблемы кавитации. — Л.: Судостроение, 1966. — 439 с.

11. Ася Горина. «Встреча сперматозоида и яйцеклетки сопровождается выбрасыванием искр» (статья). https://nauka.vesti.ru/article/1041760

12. Andrew J. Watson and Lisa C. Barcroft. Regulation of blastocyst formation// Frontiers in Bioscience 6, d708-730, May 1, 2001.

13. . Lynn M. Wiley. Cavitation in the mouse preimplantation embryo: Na/K-ATPase and the origin of the nascent blastocoelic fluid// Developmental Biology, 105, 330-342 (1984).

14. Paul D. Boyer, John E. Walker and Jens C. Skou. ATP – the universal energy carrier in the living cell. ATP synthase – an exceptional molecular machine. (Nobel Prize in Chemistry 1997). MLA style: The Nobel Prize in Chemistry 1997. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2019. Sun. 7 Apr 2019.

Содержание:

I Введение......................................................................................................................

1.1 Что такое процесс образования пузырьков?

1.2 Общие сведения о явлении кавитации

II Основная часть..........................................................................................................

2.1 Обратные эффекты явления кавитации, происходящие в природе

2.2 Положительные эффекты явления кавитации, происходящие в природе

2.3 Применение в медицине и биомедицине

2.4 Лопастные насосы и винты судовые

2.5 Кавитация на двигателях

2.6 Применение в других отраслях

2.7 Число Кавитаций

2.8 Последствия предотвращения

2.9 Кавитационная природа механизма метаболизма на клеточном уровне, начиная с яйцеклеток и зарождения бластоцисты предэмбриональной стадии

2.9.1 Встречу мужской и женской яйцеклеток сопровождают кавитационные искры

2.9.2 Рассмотрение встречи мужской и женской яйцеклеток в новом кавитационном свете

2.9.3. Молекулярный механизм процесса кавитационной трансформации бластоцисты и трофэктодермы
2.9.3.1 Регуляция образования бластоцистов – кавитаций

III Заключительная часть.............................................................................................

IV Список использованных источников и литературы.........................................

I Введение

Общие сведения о явлении кавитации

Кавита́ция (от лат. cavitas — пустота) — процесс образования и последующего схлопывания пузырьков в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или пустот), которые могут содержать разреженный пар. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк схлопывается, излучая при этом ударную волну. В своей основе кавитация имеет тот же механизм действия, что и ударная волна в воздухе, возникающая в момент преодоления твердым телом звукового барьера.

Явление кавитации носит локальный характер и возникает только там, где есть условия. Перемещаться в среде возникновения не может. Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей, деталей амортизаторов, гидромуфт и др. Кавитация также приносит пользу — её применяют в промышленности, медицине, военной технике и других смежных областях.

Согласно определению Кристофера Бреннена: «Когда жидкость подвергается давлению ниже порогового (напряжению растяжения), тогда целостность её потока нарушается, и образуются парообразные полости. Это явление называется кавитацией. Когда местное давление жидкости в некоторой точке падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной окружающей температуре, тогда жидкость переходит в другое состояние, образуя, в основном, фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырями. Возможно и другое образование кавитационных пузырей путём местной подачи энергии. Это может быть достигнуто фокусировкой интенсивного лазерного импульса (оптическая кавитация) или искрой электрического разряда».

Во многих источниках физика этого явления объясняется следующим образом. Физический процесс кавитации близок процессу закипания жидкости. Основное различие между ними заключено в том, что при закипании изменение фазового состояния жидкости происходит при среднем по объёму жидкости давлении равном давлению насыщенного пара, тогда как при кавитации среднее давление жидкости выше давления насыщенного пара, а падение давления носит локальный характер.

Однако более поздние исследования показали, что ведущую роль в образовании пузырьков при кавитации играют газы, выделяющиеся внутрь образовывающихся пузырьков. Эти газы всегда содержатся в жидкости, и при местном снижении давления начинают интенсивно выделяться внутрь указанных пузырьков.

Поскольку под воздействием переменного местного давления жидкости пузырьки могут резко сжиматься и расширяться, то температура газа внутри пузырьков колеблется в широких пределах, и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию. Имеются расчётные данные, что температура внутри пузырьков может достигать 1500 °C^[1]. Следует также учитывать, что в растворённых в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, и поэтому газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем атмосферный воздух — вызывают в итоге окисление (вступление в реакцию) многих обычно инертных материалов.

II Основная часть

2.1 Обратные эффекты явления кавитации, происходящие в природе

Химическая агрессивность газов в пузырьках, имеющих к тому же высокую температуру, вызывает эрозию материалов, с которыми соприкасается жидкость, в которой развивается кавитация. Эта эрозия и составляет один из факторов вредного воздействия кавитации. Второй фактор обусловлен большими забросами давления, возникающими при схлопывании пузырьков и воздействующими на поверхности указанных материалов^[2].

Кавитационная эрозия металлов вызывает разрушение гребных винтов судов, рабочих органов насосов, гидротурбин и т. п., кавитация также является причиной шума, вибрации и снижения эффективности работы гидроагрегатов.

Схлопывание кавитационных пузырей приводит к тому, что энергия окружающей жидкости сосредотачивается в очень небольших объёмах. Тем самым, образуются места повышенной температуры и возникают ударные волны, которые являются источниками шума и приводят к эрозии металла. Шум, создаваемый кавитацией, является особой проблемой на подводных лодках, так как снижает их скрытность. Эксперименты показали, что вредному, разрушительному воздействию кавитации подвергаются даже химически инертные к кислороду вещества (золото, стекло и др.), хотя и намного более медленному. Это доказывает, что помимо фактора химической агрессивности газов, находящихся в пузырьках, важным является также фактор забросов давления, возникающих при схлопывании пузырьков. Кавитация ведёт к большому износу рабочих органов и может значительно сократить срок службы винта и насоса. В метрологии, при использовании ультразвуковых расходомеров, кавитационные пузыри модулируют волны в широком спектре, в том числе и на частотах излучаемых расходомером, что приводит к искажению его показаний.

2.2. Положительные эффекты явления кавитации, происходящие в природе

Хотя кавитация нежелательна во многих случаях, есть исключения. Например, сверхкавитационные торпеды, используемые военными, обволакиваются в большие кавитационные пузыри. Существенно уменьшая контакт с водой, эти торпеды могут передвигаться значительно быстрее, чем обыкновенные торпеды. Так сверхкавитационная торпеда «Шквал», в зависимости от плотности водной среды, развивает скорость до 370 км/ч.

Кавитация используется при ультразвуковой очистке поверхностей твёрдых тел. Специальные устройства создают кавитацию, используя звуковые волны в жидкости. Кавитационные пузыри, схлопываясь, порождают ударные волны, которые разрушают частицы загрязнений или отделяют их от поверхности. Таким образом, снижается потребность в опасных и вредных для здоровья чистящих веществах во многих промышленных и коммерческих процессах, где требуется очистка как этап производства.

В промышленности кавитация часто используется для гомогенизации (смешивания) и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе, например, смеси красок или молоке. Многие промышленные смесители основаны на этом принципе. Обычно это достигается благодаря конструкции гидротурбин или путём пропускания смеси через кольцевидное отверстие, которое имеет узкий вход и значительно больший по размеру выход: вынужденное уменьшение давления приводит к кавитации, поскольку жидкость стремится в сторону большего объёма. Этот метод может управляться гидравлическими устройствами, которые контролируют размер входного отверстия, что позволяет регулировать процесс работы в различных средах. Внешняя сторона смесительных клапанов, по которой кавитационные пузыри перемещаются в противоположную сторону, чтобы вызвать имплозию (внутренний взрыв), подвергается огромному давлению и часто выполняется из сверхпрочных или жестких материалов, например, из нержавеющей стали, стеллита или даже поликристаллического алмаза (PCD).

Кавитацию используют для обработки топлива. Во время обработки топливо дополнительно очищается (при проведении химического анализа сразу обнаруживается существенное уменьшение количества фактических смол)^[3], и перераспределяется соотношение фракций (в сторону более лёгких). Эти изменения, если топливо сразу поступает к потребителю, повышают его качество и калорийность, как следствие, достигается более полное сгорание и уменьшение массовой доли загрязняющих веществ. Сейчас до сих пор проходят исследования по влиянию кавитации на топливо. Их проводят частные компании и институты, например Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина.

Также были разработаны кавитационные водные устройства очистки, в которых граничные условия кавитации могут уничтожить загрязняющие вещества и органические молекулы. Спектральный анализ света, испускаемого в результате сонохимической реакции, показывает химические и плазменные базовые механизмы энергетической передачи. Свет, испускаемый кавитационными пузырями, называется сонолюминесценцией.

Кавитационные процессы имеют высокую разрушительную силу, которую используют для дробления твёрдых веществ, которые находятся в жидкости. Одним из применений таких процессов является измельчение твёрдых включений в тяжёлых топливах, что используется для обработки котельного топлива с целью увеличения калорийности его горения.

Кавитационные устройства снижают вязкость углеводородного топлива, что позволяет снизить необходимый нагрев и увеличить дисперсность распыления топлива.

Кавитационные устройства используются для создания водно-мазутных и водно-топливных эмульсий и смесей, которые часто используются для повышения эффективности горения или утилизации обводнённых видов топлива.

2.3 Применение в медицине и биомедицине

Кавитация играет важную роль для уничтожения камней в почках и мочеточнике посредством ударной волны литотрипсии. Литотриптор — прибор, предназначенный для разрушения камней в мочеполовом тракте без открытого хирургического вмешательства.

В настоящее время исследованиями показано, что кавитация также может быть использована для перемещения макромолекул внутрь биологических клеток (сонопорация).

Кавитация, создаваемая прохождением ультразвука в жидкостной среде, используется в работе хирургических инструментов для бескровного иссечения тканей плотных органов (см. CUSA).

Кавитация также применяется в стоматологии при ультразвуковой чистке зубов, разрушая зубной камень и пигментированный налёт («налёт курильщика»), а также косметологии.

Активное развитие в медицинских приложениях мощного фокусированного ультразвука получили методы, основанные на использовании инерционной акустической кавитации. Считалось, что кавитационный режим воздействия на ткани следует избегать в силу вероятностного характера возникновения кавитации и слабой воспроизводимости формы и местонахождения полученных разрушений. Несмотря на это было показано, что кавитационный режим воздействия в ряде случаев является не только альтернативным общепринятому и наиболее часто используемому тепловому режиму воздействия на ткани, но и по существу становится единственно возможным (и при этом безопасным) способом реализации таких применений

Например, кавитационный режим может быть использован при ультразвуковом разрушении глубоких структур мозга (ультразвуковой нейрохирургии) через интактный череп. В этом случае применение традиционного теплового режима воздействия неизбежно приведёт к тепловому повреждению кости черепа вследствие высокого поглощения ультразвука в ней, тогда как режим ультразвуковой кавитации может оказаться вполне приемлемым для достижения поставленной цели^[4]. Кавитация может быть использована для разрушения клеточных мембран, что приведёт к некрозу клеток. Это свойство может быть использовано в ультразвуковой хирургии. Кавитация может оказаться эффективным средством повышения поглощения в тканях, а, следовательно, и усиления теплового компонента ультразвукового воздействия за счёт образования в тканях газовых пузырьков, резко увеличивающих поглощение звука. В свою очередь, повышение температуры усиливает кавитационную активность ультразвука, поскольку повышение температуры тканей снижает кавитационный порог в тканях. Имеются данные о том, что кавитация, по-видимому, является основным механизмом так называемого сонодинамического действия ультразвука, то есть повышения противоопухолевой эффективности лекарственных веществ при комбинированном использовании с ультразвуком^[35]. Другое возможное применение кавитации в онкологии может быть основано на разрушении кровеносных сосудов, окружающих опухоль, что приведёт к блокированию в ней кровотока и, как следствие, к повышению поражающего действия ультразвука на клетки опухоли

2.4. Лопастные насосы и винты судовые

В местах контакта жидкости с быстро движущимися твёрдыми объектами (рабочие органы насосов, турбин, гребные винты судов, подводные крылья и т. д.) происходит локальное изменение давления. Если давление в какой-то точке падает ниже давления насыщенного пара, происходит нарушение целостности среды. Или, проще говоря, жидкость закипает. Затем, когда жидкость попадает в область с более высоким давлением, происходит «схлопывание» пузырьков пара, что сопровождается шумом, а также появлением микроскопических областей с очень высоким давлением (при соударении стенок пузырьков). Это приводит к разрушению поверхности твёрдых объектов. Их как бы «разъедает». Если зона пониженного давления оказывается достаточно обширной, возникает кавитационная каверна — полость, заполненная паром. В результате нормальная работа лопастей нарушается и возможен даже полный срыв работы насоса. Любопытно, но есть примеры, когда кавитационная каверна специально закладывается при расчёте насоса. В тех случаях, когда избежать кавитации невозможно, такое решение позволяет избежать разрушительного влияния кавитации на рабочие органы насоса. Режим, при котором наблюдается устойчивая кавитационная каверна, называют «режимом суперкавитации».

2.5. Кавитация на двигателях

Некоторые большие по размеру дизельные двигатели страдают от кавитации из-за высокого сжатия и малогабаритных стенок цилиндра. В результате в стенках цилиндра образовываются отверстия, которые приводят к тому, что охлаждающая жидкость начинает попадать в цилиндры двигателя. Предотвратить нежелательные явления возможно при помощи химических добавок в охлаждающую жидкость, которые образуют защитный слой на наружных (внешних) стенках гильзового типа цилиндра . Этот слой будет подвержен той же кавитации, но он может самостоятельно восстанавливаться.

2.6. Применение в других отраслях

Кавитация применяется для стабилизации игольчатых пуль подводных боеприпасов (например, боеприпасы автомата АПС или патроны 5.45x39 ПСП для автомата АДС), для увеличения скорости торпед (Шквал и Барракуда).

Кавитация может быть использована для измельчения разных материалов (в том числе руд). Для этих процессов выпускается промышленное оборудование^[4], в котором кавитацию получают при помощи силового ультразвука.

Раки-щелкуны известны своей способностью издавать с помощью клешни крайне громкий звук, используя кавитационный механизм, во время которого в воде появляются воздушные пузырьки с образующейся в них плазмой. Американские ученые создали 3D-печатный аналог клешни, воспроизводящий этот механизм. Тесты искусственной клешни показали, что ее эффективность создания кавитации выше, чем у некоторых других методов, рассказывают авторы статьи в Science Advances. Раки-щелкуны представляют собой семейство ракообразных, характерная особенность которых заключается в неравномерном строении — они имеют две клешни, одна из которых гораздо больше второй и ее размер может превышать даже размер тела. Такая клешня необходима раку-щелкуну для охоты, во время которой он практически мгновенно сжимает ее и тем самым издает крайне громкий звук (более 200 децибел), способный оглушить добычу или даже убить небольшую рыбу. Изучение механизма работы клешни показало, что во время движения она создает кавитационные пузырьки в воде, которые направляются в сторону добычи. При схлопывании этих пузырьков температура в них поднимается до пяти тысяч кельвинов, что приводитк кратковременному образованию плазмы и вспышке видимого излучения.

2.7. Число Кавитаций

Кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации):

Х

P— гидростатическое давление набегающего потока, Па;

P_S — давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па;

V— скорость потока на входе в систему, м/с.

 ρ— плотность среды, кг/м³;

Известно, что кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости {\displaystyle V=V_{c}} , когда давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров). Этой скорости соответствует граничное значение критерия кавитации.{\displaystyle \mathrm {X} \ll 1} .

2.8. Последствия предотвращения

Наилучшим методом предотвращения вредных последствий кавитации для деталей машин считается изменение их конструкции таким образом, чтобы предотвратить образование полостей либо предотвратить разрушение этих полостей возле поверхности детали. При невозможности изменения конструкции могут применяться защитные покрытия, например, газотермическое напыление сплавов на основе кобальта.

В системах гидропривода часто используют системы подпитки. Они, упрощённо говоря, представляют собой дополнительный насос, жидкость от которого начинает поступать через специальный клапан в гидросистему, когда в последней давление падает ниже допустимого значения. Если давление в гидросистеме не опускается ниже допустимого, жидкость от дополнительного насоса идёт на слив в бак. Системы подпитки установлены, например, во многих экскаваторах.

2.9 Кавитационная природа механизма метаболизма на клеточном уровне, начиная с яйцеклеток и зарождения бластоцисты предэмбриональной стадии

В ряде работ – статьях зарубежных авторов присутствует подозрение о том, что механизм клеточного метаболизма на предварительной стадии после встречи мужской и женской яйцеклеток до формирования эмбриона имеет отношение к понятию кавитации, а именно к образованию миниатюрных пузырьковых структур по обе стороны клеточных мембран. Раздел призван прояснить как на самом деле по-научному узаконить это предположение наших зарубежных коллег, не являющихся специалистами в теории кавитации, но являющимися прекрасными специалистами в своей узкоспециализированной области наук о жизни – в эмбриологии, морфогенезе биоты, биотехнологиях и в биологии, в общем.

“Божественное чудо”, “жизненная искра” – эпитеты, которыми пользуются люди, имея в виду чудесное зачатие – предваряющее появление новой жизни человеческой расы. Это несмотря на тот факт, что биология, генетика, биохимия, биотехнология продвинулись в своём развитии, не говоря об эмбриологии. Здесь достаточно привести пример блестящих успехов в области ЭКО – экстракорпорального оплодотворения, а именно технологию “in vitro” в современной медицинской практике. Относительно “божественного чуда” пока не берёмся сказать что-либо опровергающего, а вот относительно “жизненной искры” мы собираемся сказать не то чтобы опровергающее, наоборот, скажем, даже докажем – подтверждающее, основываясь последними достижениями биологической, медицинской наук и практик, а также – кавитационной теории.

2.9.1 Встречу мужской и женской яйцеклеток сопровождают кавитационные искры

«Учёные-биохимики из Северо-западного университета в США провели эксперимент по наблюдению за соединением сперматозоида и яйцеклетки млекопитающего. Как выяснилось, этот процесс сопровождается мощным выбросом “искровых вспышек” – атомов цинка, которые исходят волнами, одна за другой. Биохимики экспериментально запечатлели эти “вспышки” цинка, исходящие от яйцеклетки в момент оплодотворения (иллюстрация Northwestern University» ).

Рисунок 1 – Световой фейерверк при встрече сперматозоида и яйцеклетки (иллюстрация Northwestern University ).

Рисунок 2 – Яйцеклетка мыши перед выбросом атомов цинка из кармашков (иллюстрация Northwestern University).

«Использование передовых технологий, специально разработанных для этого исследования, позволило запечатлеть в деталях атомно-молекулярные фейерверки. Учёные стремились определить, откуда именно исходят атомы цинка. Оказалось, что частицы выбрасываются прямо из-под поверхности яйцеклетки. Яйцеклетка содержит около 8 тысяч “кармашков”, в каждом из которых содержится около миллиона атомов цинка» . Этот процесс авторы – экспериментаторы и учёные трактуют по-разному.

«В ходе предыдущих экспериментов с яйцеклетками мыши учёные определили, что клетка теряет 10 миллиардов из 60 миллиардов атомов цинка в процессе выбрасывания волн при оплодотворении. Также стало известно, что яйцеклетка не сможет вовсе достичь зрелости без цинка. “Яйцеклетка должна сначала накопить атомы цинка, а затем высвободить часть из них, чтобы успешно управлять процессами созревания, оплодотворения и начала эмбриогенеза. Мы стремились в ходе нашей работы проникнуть на молекулярный уровень процесса превращения клетки в новый организм”», - рассказывает Томас О'Халлоран (Thomas O'Halloran) . «Количество выбрасываемых частиц цинка может быть прекрасным индикатором качества оплодотворённой яйцеклетки, аналогов которому на сегодняшний день не существует. Если мы сможем точно определить, какие яйцеклетки являются наиболее качественными, то и здоровье эмбрионов будет заранее предопределено», - рассказывает соавтор исследования Тереза К. Вудрафф (Teresa K. Woodruff) .

Предложение. В любом случае весь этот процесс есть кавитационное явление – эффект кавитации (ЭК) между половыми клетками. Это утверждение объясняется следующими факторами (прямыми и косвенными):

- последствия, точнее последействия встречи половых яйцеклеток:

-- во-первых, свечение – один из показателей кавитации, сопровождаемый ЭК, так как при кавитации происходят микровзрывы образуемых пузырей;

-- во-вторых, повышение температуры из-за этих микровзрывов;

-- в-третьих, выработка энергии, а именно тепловой – жизненной энергии;

-- в-четвёртых, извержение “минивулкана” из атомов и/или ионов цинка;

-- в-пятых, звуковое сопровождение (пока экспериментаторы не обращали внимание либо данный прибор – синхротрон APS не приспособлен для этого);

- предусловия (пока можем констатировать больше как косвенные):

-- во-первых, для протекания ЭК должно быть давление, кроме осмотического давления, которое в живых организмах присутствует непременно, будто имеется со стороны сперматозоида по своей природе, так как он атакует ЖЯК, к тому же, некие силу, мощность и энергию он приобретает от источника происхождения;

-- во-вторых, должно быть соответствующее окружение – некая рабочая среда для разворачивания ЭК, с этим в данной ситуации всё благополучно – стартовое место присовокупления половых органов противоположных особь, каналы внутри этих органов, служащих для передвижения МЯК (мужская яйцеклетка) в направлении к ЖЯК, органы формирования и временного месторасположения этих яйцеклеток, служащих для старта МЯК и для встречи с ЖЯК (женская яйцеклетка) соответственно;

-- в-третьих, должен быть некий толчок, как бы запускающий данный ЭК, с этим также, можно считать, всё нормально – инстинкт продолжения потомств.

2.9.2 Рассмотрение встречи мужской и женской яйцеклеток в новом кавитационном свете

«В момент оплодотворения яйцеклетка раскрывает тысячи своих кармашков, каждый из которых высвобождает по миллиону атомов цинка. Затем наступает тишина. Чуть позже заново наблюдается новый “кавитационный фейерверк”, и вновь наступает затишье. Так продолжается около 4-5 раз» .

Этот процесс мы назвали бы ci2-вулканом, а процесс, вызванный частицами – кавитионами, ответственными за “кавитационные фейерверки” – ci2-молнией.

В результате этих кавитионных проявлений, в виде кавитионов типа ci2, встречи МЯК и ЖЯК появляются бластоциста и трофэктодерма – предэмбриональные клеточные образования будущего живого организма.

Рисунок 3 – Слева бластоциста, окруженная трофэктодермой на 4-5 дни после зачатия – встречи половых яйцеклеток. Справа эти клеточные образования в предматочной трубе.

Рисунок 4 – Слева бластоциста, окруженная трофэктодермой поблизости маточной стенки – на 6-7 дни после зачатия. Справа эти клеточные образования внедрились в маточную стенку.

2.9.3. Молекулярный механизм процесса кавитационной трансформации бластоцисты и трофэктодермы

В этом разделе будет обсуждена начальная стадия развития присовокупленной клеточной структуры, после встречи сперматозоида и женской яйцеклетки, основываясь на труде зарубежных авторов Андрея Уотсона и Лизы Бэркрофт (Andrew J. Watson & Lisa Barcroft). Один раздел этого труда называется с использованием слова “кавитация” (см. подраздел 2.1!). Именно поэтому данный труд заинтересовал нас. Но, при всём, при том нам не удалось понять в каком смысле авторы использовали это понятие. Предположительно можем констатировать, что слова “кавитация” ими использовано в качестве антонима слова “пузырь”. Наша попытка выяснить это через переписку с г-ном Уотсоном ничего не дала. В любом случае мы благодарны этим коллегам за то, что их труд подвигнул нас обратить внимание на проблемы эмбриологии с позиции заново создаваемой теории кавитации, хотя казалось-бы это направление науки “не наша стезя”, но, как-бы там ни было, “мы теперь и там!”.

2.9.3.1 Регуляция образования бластоцистов – кавитаций

Так как обсуждаемый труд, в основном, посвящён рассмотрению механизмов метаболизма на клеточном уровне, мы приведём несколько рисунков, позаимствованных из. Одним из таких механизмов является “ионный насос”, порождающий различные транспортные средства – переносчиков ионов и ферментов. На рис. 5 мы видим экспрессию переносчиков ионов и ферментов в трофобластах трофэктодермы предимплантационных эмбрионов млекопитающих.

Рисунок 5 – Экспрессия переносчиков ионов и ферментов в трофэктодерме

мыши предимплантационных эмбрионов млекопитающих.

На рис. 6 можно наблюдать обмен ферментами катенин и актин, а таже зонульный обменный механизм через внутренним и внешним слоями клеток трофэктодермы.

Рисунок 6 – Молекулярная организация zonula adherens (слева) и zonula occludens (справа) в поляризованных эпителиальных клетках.

А на рис. 7 наблюдаем один из самых распространённых и крайне важных обменных механизмов Na⁺/K⁺-АТФазы – аденозинтрифосфатный транспорт, открытый в 1957 году одним из лауреатов Нобелевской премии по химии 1997 года Йенс Скоу (Jens C. Skou).

Рисунок 7 – Структура и характеристики Na⁺/K⁺-АТФазы.

Важнам моментом, нормализующим метаболизм на клеточном уровне является образование бластоцелы – жидкостного наполнения бластоцисты, основным составляющим которого является вода. На рис. 8 мы видим три возможных механизма накопления воды в бластоцеле.

Рисунок 8 – Механизмы движения воды через биологические мембраны. Вода обычно пересекает липидный бислой посредством i) простой диффузии, ii) совместного транспорта во время цикла переноса ферментов и других переносчиков или iii) через поры экспрессий.

Из вышеприведённых наблюдений механизмов метаболизма что мы можем заключить, относительно роли кавитации в нами определённом смысле? В первую очередь, мы должны подчеркнуть прозорливость авторов труда, а именно назвавшими формирование бластоцисты – кавитацией. Разумеется, они имели ввиду вид пузыря парного понятия бластоциста-трофэктодерма, трофэктодерма – в роли оболочки пузыря, бластоциста – в роли внутреннего его содержимого. Но, как говорится, истина была где-то рядом, её и мы собираемся раскрыть, используя итоговые высказывания авторов:

- трофэктодерма приобретает способность инициировать и регулировать события кавитации, формируя генные продукты, которые облегчают транспортировку и удержание бластоцельной жидкости по мере накопления в зарождающейся полости бластоцисты; иными словами, здесь главная роль за кавитацией, поясним эту нашу мысль: самый лёгкий и простой способ просочиться генным продуктам, в том числе водной смеси через мембрану, здась её роль играет слои клеток трофэктодермы – это образование газовых пузырей, с большим содержанием воздуха, эти пузыри прилипают к мембране и при любом удобном случае, скажем под действием осмотического давления, происходит вдавливание этих пузырей через поры мембраны, схлопыванием на противоположной стороне, тем самым, в полость бластоцисты попадают и генные продукты, состоящие, в основном, из ионов различных химических элементов (ХЭ) и солей, ферментов, а также водноя смесь, составляющая оболочки пузырей, здесь мы должны предположить также возможность образования пузырей чисто в газовой среде, как это бывает в воздухе внутри функционирующей ТРХ (труба Ранка-Хильша – основной базовый элемент технологии ИОС – интенсивной отопительной системы [66]); в зависимости от силы и мощности этого кавитационного процесса порождаются температурный и энергетический эффекты, столь необходимые только-только зарождающейся новой клетке – бластоцисте, будущей эмбриональной клетке; впрочем, генно-продуктовая, энергетическая, температурная саморегуляция и гомойотермия на предэмбриональной стадии берут свое начало именно с этого ЭК, почему-бы – нет;

- значит, чтобы возникла кавитация, эмбрион опирается на развитие поляризованного эпителия; бластоцельная жидкость преимущественно вода, таким образом механизм ее производства и накопление зависит от ионно-транспортных свойств трофэктодермы; поэтому, авторы называют бластоцисту – кавитацией; поляризация эпителия в частности вызывается электрически заряженностью бластоцели и внешней среды по другую сторону мембраны – слоёв клеток трофэктодермы, это явление, являясь толчком, поспособствует началу кавитационного процесса, о котором шла речь выше;

- трофэктодерма является идеальной моделью для дифференцировки эпителиальных клеток, как этот эпителий возникает «de novo» из аполярных бластомеров; и здесь мы должны констатировать прозорливость авторов обсуждаемого труда; формирование предпосылок для будущей эмбриональной дифференцировки клеток крайне важно для превращения бластоцисты в живую клетку будущего организма – биоты, а это значит насколько важен механизм кавитации в нашей трактовке, иными славами резонно было-бы писать в данном контексте: эпителий возникает «de novo», кавитируясь; ещё одно замечание общего характера хотелось бы нам сделать: в наших данных дополнениях и уточнениях по отношению к положениям труда , рассматриваемого в разделе мы пишем в общем “кавитация”, но, если следовать нашему определению этого понятия из предыдущего раздела, то мы должны уточнить моменты, где имеет место производное понятие “кавитион”; так как пузырьковые структуры в рассмотренных в данном разделе процессах кавитационного характера образованы из атомов, ионов и малекул микро размеров, то их нужно трактовать как кавитионы типа ci2; тем самым, механизмы метаболизма парного понятия бластоциста-трофэктодерма осуществляются при помощи кавитионов типа ci2, таким образом, можем говорить о “кавитионной модели клетки”, имея ввиду эту пару, а метаболизм на клеточном уровне реализуется “кавитионным насосом”.

С тем чтобы более понятной стала природа этих новых понятий ещё раэ обратимся к труду , подчёркивая важные моменты с нашими комментариями:

- в результате действия Na⁺/K⁺-АТФазы, клетка удерживает в себе высокую концентрацию калия; поскольку клеточная мембрана довольно проницаема для ионов калия, некоторые из этих ионов калия просачиваются, оставляя непроницаемые отрицательные заряды внутри клетки; поэтому внутренняя часть клеточной мембраны становится электрически отрицательно заряженной по сравнению с внешней, иными словами, атомы калия разлагаются на «+» и «-» ионы, «-» ионы остаются во внутренней части клетки, а «+» ионы калия через мембрану выйдут вовне; хотя всё это говорится легко, но все эти процессы проистекают при явном посредстве кавитации и образовании бесчисленных кавитионов типа ci2, со стороны всё это смотрится и воспринимается как действия “ионного насоса”, с нашими поправками – “кавитионного насоса”;

- как отмечено выше, в 1957 г. Йенс С. Скоу опубликовал первую статью об АТФазе, которая активировалась ионами Na, K: в виде Na⁺/K⁺-АТФаза, с другой стороны в виде АТФ-синтазы синтезировался аденозинтрифосфатный фермент, который может стимулировать направленный (поляризованный) транспорт веществ через клеточную мембрану – фундаментальное свойство всех живых клеток; с тех пор было продемонстрировано, что многочисленные ферментации имеют сходные функции с АТФ-синтазой – синтезом аденозинтрифосфата .

Content:

I.Introduction..............................................................................................

1.1. What is the process of bubble formation ?

1.2. General information about cavitation phenomenon

II.Main part...............................................................................................

2.1. Reverse the effects of the cavitation phenomenon occurring in nature

2.2. Positive effects of cavitation phenomenon occurring in nature

2.3 medical and biomedical Applications

2.4. Vane pumps and propellers of the ship

2.5. Cavitation on engines

2.6. Application in other industries

2.7. The Number Of Cavitations

2.8. Consequences of prevention

2.9.Cavitation nature of the mechanical of metabolism at the cellular level, starting from the crossing of eggs and origin of blastocyst pre-embryonic stage

2.9.1 Meet the sperm and the female egg accompany cavitational sparks

2.9.2 Consideration of the meeting of sperm and egg in the new cavitation light

2.9.3 Molecular mechanism of the cavitation process blastocyst and trophectoderm transformations

2.9.3.1 Regulation of the formation of blastocysts - cavitations

III.Final part............................................................................

IV.The list of used sources and literature.............................

1.1. What is the process of bubble formation ?

Cavitation (from lat. cavitas-emptiness) - the process of formation and subsequent collapse of bubbles in the liquid flow, accompanied by noise and hydraulic shocks, the formation of cavities in the liquid (cavitation bubbles, or voids), which may contain rarefied steam. Cavitation occurs as a result of a local decrease in pressure in a liquid, which can occur either by increasing its velocity (hydrodynamic cavitation), or by passing an acoustic wave of high intensity during the half-life of the vacuum (acoustic cavitation), there are other causes of the effect. Moving with the flow to an area with higher pressure or during the half-life of compression, the cavitation bubble collapses, emitting a shock wave. At its core, cavitation has the same mechanism of action as a shock wave in the air, which occurs at the moment of overcoming the sound barrier by a solid body.

The phenomenon of cavitation is local and occurs only where there are conditions. It cannot move in the environment. Cavitation destroys the surface of propellers, hydraulic turbines, acoustic radiators, shock absorber parts, hydraulic couplings, etc. Cavitation also benefits — it is used in industry, medicine, military equipment and other related fields.According to Christopher Brennen's definition: "When a liquid is subjected to a pressure below the threshold (tensile stress), then the integrity of its flow is violated, and vaporous cavities are formed. This phenomenon is called cavitation. When the local pressure of the liquid at some point falls below the value corresponding to the saturation pressure at a given ambient temperature, then the liquid passes into another state, forming mainly phase voids, which are called cavitation bubbles. Another formation of cavitation bubbles by local energy supply is also possible. This can be achieved by focusing an intense laser pulse (optical cavitation) or by sparking an electrical discharge."

In many sources, the physics of this phenomenon is explained as follows. The physical process of cavitation is similar to the process of boiling a liquid. The main difference between them lies in the fact that when the boiling of the phase change liquid is at an average volume of liquid pressure equal to vapor pressure, then cavitation secondary to fluid pressure above the steam pressure, and the pressure has a local character.However, more recent studies have shown that the leading role in the formation of bubbles during cavitation is played by gases released into the formed bubbles. These gases are always contained in the liquid, and with a local decrease in pressure, they begin to be intensively released into these bubbles.Since under the influence of variable local pressure of the liquid bubbles can dramatically shrink and expand, the temperature of the gas inside the bubbles varies widely, and can reach several hundred degrees Celsius. It is estimated that the temperature inside the bubbles can reach 1500 °C[1]. It should also be borne in mind that the gases dissolved in the liquid contain more oxygen as a percentage than in the air, and therefore the gases in the bubbles during cavitation are chemically more aggressive than atmospheric air-causing oxidation (reaction) of many usually inert materials.

Physics

Inertial cavitation was first observed in the late 19th century, considering the collapse of a spherical void within a liquid. When a volume of liquid is subjected to a sufficiently low pressure, it may rupture and form a cavity. This phenomenon is coined cavitation inception and may occur behind the blade of a rapidly rotating propeller or on any surface vibrating in the liquid with sufficient amplitude and acceleration. A fast-flowing river can cause cavitation on rock surfaces, particularly when there is a drop-off, such as on a waterfall.

Other ways of generating cavitation voids involve the local deposition of energy, such as an intense focused laser pulse (optic cavitation) or with an electrical discharge through a spark. Vapor gases evaporate into the cavity from the surrounding medium; thus, the cavity is not a perfect vacuum, but has a relatively low gas pressure. Such a low-pressure bubble in a liquid begins to collapse due to the higher pressure of the surrounding medium. As the bubble collapses, the pressure and temperature of the vapor within increases. The bubble eventually collapses to a minute fraction of its original size, at which point the gas within dissipates into the surrounding liquid via a rather violent mechanism which releases a significant amount of energy in the form of an acoustic shock wave and as visible light. At the point of total collapse, the temperature of the vapor within the bubble may be several thousand kelvin, and the pressure several hundred atmospheres.^[1]

Inertial cavitation can also occur in the presence of an acoustic field. Microscopic gas bubbles that are generally present in a liquid will be forced to oscillate due to an applied acoustic field. If the acoustic intensity is sufficiently high, the bubbles will first grow in size and then rapidly collapse. Hence, inertial cavitation can occur even if the rarefaction in the liquid is insufficient for a Rayleigh-like void to occur. High-power ultrasonics usually utilize the inertial cavitation of microscopic vacuum bubbles for treatment of surfaces, liquids, and slurries.

The physical process of cavitation inception is similar to boiling. The major difference between the two is the thermodynamic paths that precede the formation of the vapor. Boiling occurs when the local temperature of the liquid reaches the saturation temperature, and further heat is supplied to allow the liquid to sufficiently phase change into a gas. Cavitation inception occurs when the local pressure falls sufficiently far below the saturated vapor pressure, a value given by the tensile strength of the liquid at a certain temperature.

In order for cavitation inception to occur, the cavitation "bubbles" generally need a surface on which they can nucleate. This surface can be provided by the sides of a container, by impurities in the liquid, or by small undissolved microbubbles within the liquid. It is generally accepted that hydrophobic surfaces stabilize small bubbles. These pre-existing bubbles start to grow unbounded when they are exposed to a pressure below the threshold pressure, termed Blake's threshold.

The vapor pressure here differs from the meteorological definition of vapor pressure, which describes the partial pressure of water in the atmosphere at some value less than 100% saturation. Vapor pressure as relating to cavitation refers to the vapor pressure in equilibrium conditions and can therefore be more accurately defined as the equilibrium (or saturated) vapor pressure.

Non-inertial cavitation is the process in which small bubbles in a liquid are forced to oscillate in the presence of an acoustic field, when the intensity of the acoustic field is insufficient to cause total bubble collapse. This form of cavitation causes significantly less erosion than inertial cavitation, and is often used for the cleaning of delicate materials, such as silicon wafers.

Cavitation nature of the mechanical of metabolism at the cellular level, starting from the crossing of eggs and origin of blastocyst pre-embryonic stage

“Divine miracle”, “spark of life” - epithets used by people, bearing in mind the miraculous conception - anticipating the emergence of a new life of the human race. This is despite the fact that biology, genetics, biochemistry, biotechnology have advanced in their development, not to mention embryology. Here it is enough to give an example of brilliant successes in the field of IVF - in vitro fertilization, namely the “in vitro” technology in modern medical practice. Regarding the “divine miracle”, we are not going to say anything disproving, but regarding the “vital spark” we are going to say something not exactly disproving; - cavitation theory.

Meet the sperm and the female egg accompany cavitational sparks

«Scientists and biochemists from Northwestern University in the United States conducted an experiment to monitor the connection of the sperm and egg mammal. As it turned out, this process is accompanied by a powerful ejection of “spark flashes” - zinc atoms, which emanate in waves, one after another. Biochemists experimentally captured these “flashes” of zinc emanating from the egg at the time of fertilization (Figure Northwestern University» : see in figures 1, 2!).

«The use of advanced technologies specially developed for this study allowed us to capture atomic-molecular fireworks in detail. Scientists sought to determine exactly where the zinc atoms originate. It turned out that particles are ejected directly from under the surface of the egg. The egg cell contains about 8 thousand “pockets”, each of which contains about a million zinc atoms» .

Figure 1. Light fireworks at the meeting of the sperm and egg

(illustration Northwestern University).

Figure 2. Mouse egg cells before zinc atoms are ejected from their pockets

(illustrated by Northwestern University).

Authors - experimenters and scientists interpret this process differently.

«In previous experiments with mice, the scientists determined that the cell loses 10 billion of the 60 billion zinc atoms in the process of ejection of waves during fertilization. It also became known that the egg can not reach maturity at all without zinc. “The egg cell must first accumulate zinc atoms and then release some of them in order to successfully manage the processes of maturation, fertilization and the start of embryogenesis. In the course of our work, we sought to penetrate the molecular level of the process of cell transformation into a new organism» says Thomas O'Halloran [64].

«The number of emitted zinc particles can be an excellent indicator of the quality of a fertilized egg, which has no analogues today. If we can accurately determine which eggs are of the highest quality, then the health of the embryos will be predetermined in advance» says study co-author Teresa K. Woodruff .

Sentence. In any case, this whole process is a cavitation phenomenon - the effect of cavitation (EC) between the sex cells. This statement is explained by the following factors (direct and indirect):

- the consequences, or rather the after-effects of the meeting of the sexual eggs:

-- first, luminescence is one of the indicators of cavitation, followed by EC, since during cavitation micro-explosions of bubbles formed occur;

-- secondly, the temperature rise due to these microexplosions;

-- thirdly, the production of energy, namely heat - vital energy;

-- fourthly, the eruption of a “minivolcano” of atoms and / or zinc ions;

-- fifth, the sound accompaniment (as long as the experimenters did not pay attention or this device - the APS synchrotron is not adapted for this);

- preconditions (for now we can state more as indirect):

-- first, for EC flow, there must be pressure, apart from osmotic pressure, which is certainly present in living organisms, as if there is a spermatozoon in nature, as it attacks the FE, besides, there is some strength, power and energy acquires from the source of origin;

-- secondly, there should be an appropriate environment - a certain working environment for the deployment of EC, with this in this situation, everything is safe - the starting point for adding the genital organs of the opposite individuals, the channels inside these organs, which serve to move the ME (male egg) towards FE, organs of formation and temporary location of these eggs, which are used to start the ME and to meet with the FE (female egg), respectively;

-- thirdly, there must be some kind of impetus, as if launching this EC, with this as well, it can be considered that everything is normal - the instinct of continuation of offspring.

Consideration of the meeting of sperm

and egg in the new cavitation light

«At the time of fertilization, the egg opens up thousands of its pockets, each of which releases millions of zinc atoms. Then silence. A little later, a new “cavitation firework” is re-observed, and there is a lull again. This goes about 4-5 times» [64].

We would call this process a ci2-volcano, and the process triggered by particles would call cavitations responsible for “cavitation fireworks” a ci2-lightning.

As a result of these cavitation manifestations, in the form of cavitions of type ci2, the meetings of the ME and the FE, the blastocyst and the trophectoderm appear - pre-embryonic cell formations of the future living organism.

Figure 3. Left blastocyst surrounded by trophectoderm at 4-5 days after conception

- the meeting of sex eggs. Right of these cell formations in the preterm tube.

Figure 4. Left blastocyst surrounded by trophectoderm in the vicinity of the uterine wall - for

6-7 days after conception. Right these cellular formations have penetrated the uterine wall.

4.2 Molecular mechanism of the cavitation process

blastocyst and trophectoderm transformations...

In this section, the initial stage of development of the added cellular structure will be discussed, after the meeting of the spermatozoon and the female egg, based on the work of the foreign authors Andrew Watson and Lisa Barcrofne section of this work is called using the word “cavitation” (see subsection 2.1!). That is why this work has interested us. But, with all that, we were not able to understand in what sense the authors used this concept. Presumably we can state that the words “cavitation” were used by them as an antonym of the word “bubble”. Our attempt to find out through correspondence with Mr. Watson gave nothing. In any case, we are grateful to these colleagues for the fact that their work inspired us to draw attention to the problems of embryology from the position of the newly created theory of cavitation, although it would seem that this area of ​​science is “not our path” but, however, “we are now there too!”.

4.2.1 Regulation of the formation of blastocysts - cavitations

Since the work under discussion is mainly devoted to the consideration of metabolic mechanisms at the cellular level, we present several drawings borrowed from. One of these mechanisms is the “ion pump”, which generates various vehicles - carriers of ions and enzymes. In fig. 5, we see the expression of carriers of ions and enzymes in the trophoblast trophoblasts of preimplantation mammalian embryos.

Figure 5. Expression of ion and enzyme carriers in the trophectoderm

mice pre-implantation mammalian embryos.

In fig. 6, we can observe the exchange of enzymes catenin and actin, and the same zonula exchange mechanism through the inner and outer layers of trophectoderm cells.

Figure 6. Molecular organization of zonula adherens (left) and

zonula occludens (right) in polarized epithelial cells.

And in fig. 7, we observe one of the most common and extremely important exchange mechanisms - adenosinetriphosphate transport, discovered in 1957 by one of the Nobel Prize in Chemistry 1997 Jens Skou [ ].

Figure 7. Structure and characteristics of Na⁺/K⁺-ATPase.

Important moment, normalizes metabolism at the cellular level is the formation of blastocoels - the liquid filling of the blastocyst, the main component of which is water. In fig. 8 we see three possible mechanisms for the accumulation of water in the blastocoel...

Figure 8. Mechanisms of water movement through biological membranes.

Water usually crosses the lipid bilayer through: i) simple diffusion;

ii) co-transport during the transfer cycle of enzymes and other carriers;

iii) through the expression pores.

From the above observations of metabolic mechanisms, what can we conclude about the role of cavitation in a certain sense? First of all, we must emphasize the foresight of the authors of work , namely, those who called the formation of the blastocyst - cavitation. Of course, they had in mind the appearance of the bladder of the paired concept of the blastocyst-trophectoderm, the trophectoderm as a bubble envelope, and the blastocyst as its internal contents. But, as they say, the truth was somewhere nearby, and we are going to reveal it, using the final statements of the authors :

- trophectoderm acquires the ability to initiate and regulate cavitation events, forming gene products that facilitate transportation and retention of the blastocoeline fluid as the blastocyst accumulates in the nascent cavity ; in other words, here the main role is played by cavitation, we will clarify our thought: the easiest and easiest way for genic products, including water mixture, to leak through the membrane, and its role is played by layers of trophectoderm cells - the formation of gas bubbles, with a high content of air, these bubbles adhere to the membrane and at any opportunity, say under the action of osmotic pressure, these bubbles are indented through the pores of the membrane, collapsing on the opposite side, thereby entering the cavity of the blastocyst and Products consisting mainly of ions of various chemical elements (ChE) and salts, enzymes, as well as the water mixture that constitutes the shell of bubbles, here we must also assume the possibility of formation of bubbles purely in a gaseous medium, as is the case in the air inside a functioning RHP (Ranque-Hilsch pipe is the main basic element of IHS technology - an Intensive heating system ); depending on the strength and power of this cavitation process, the temperature and energy effects, so necessary for the newly emerging new cell - the blastocyst, the future embryonic cell - are generated; however, the gene-product, energy, temperature self-regulation and homoiothermia at the pre-embryonic stage originate from this EC, for some reason - no;

- it means that cavitation occurs, the embryo relies on the development of polarized epithelium; The blastocell liquid is predominantly water, thus the mechanism of its production and accumulation depends on the ion transport properties of trophectoderm; therefore, the authors call the blastocyst cavitation ; polarization of the epithelium in particular is caused by the electrically charged blastocoelus and the external environment on the other side of the membrane - the layers of trophectoderm cells, this phenomenon, being the impetus, will contribute to the onset of the cavitation process, which was discussed above;

- trophectoderm is an ideal model for the differentiation of epithelial cells, as this epithelium arises "de novo" from apolar blastomeres; and here we must state the perspicacity of the authors of the work under discussion; the formation of prerequisites for future embryonic cell differentiation is extremely important for the transformation of the blastocyst into the living cell of the future organism - biota, and this means how important the mechanism of cavitation in our interpretation is, it would be reasonable to write in this context: the epithelium arises "de novo", cavitating; We would like to make one more general remark: in our data additions and clarifications with respect to the provisions of work considered in the section we write in general “cavitation”, but if we follow our definition of this concept from the previous section, then we should clarify the points where the derivative concept “cavition” occurs; since the bubble structures in the cavitation processes considered in this section are formed from atoms, ions, and small molecules of micro dimensions, they should be interpreted as cavitions of type ci2; thus, the mechanisms of metabolism of the paired concept of the blastocyst-trophectoderm are carried out with the help of cavitions of type ci2, thus, we can talk about the “cavition model of the cell”, meaning this pair, and the metabolism at the cellular level is realized by a “cavition pump”.

In order to make the nature of these new concepts more understandable, let us turn to work , emphasizing the important points with our comments:

- as a result of the action of Na⁺/K⁺-ATPase, the cell retains a high concentration of potassium; Since the cell membrane is quite permeable to potassium ions, some of these potassium ions leak, leaving impenetrable negative charges inside the cell; therefore, the inner part of the cell membrane becomes electrically negatively charged compared to the outer one, in other words, the potassium atoms decompose into “+” and “-” ions, “-” ions remain in the inner part of the cell, and “+” potassium ions go out through the membrane; although all this is said lightly, but all these processes arise through the explicit means of cavitation and the formation of countless ci2 type cavitions, from the outside it all looks and is perceived as the actions of the “ion pump”, with our amendments, the “cavition pump”;

- As noted above, in 1957 Jens S. Skou published the first article on ATPase, which was activated by Na, K ions: as Na⁺/K⁺-ATPase, on the other hand, adenosine triphosphate enzyme was synthesized, which can stimulate the targeted (polarized) transport of substances across the cell membrane is a fundamental property of all living cells; since then, it has been demonstrated that numerous fermentations have similar functions with ATP-synthase - adenosine triphosphate synthesis.