Prolongation of viability of isolated skin explants by exposing them to their own transformed physical fields: experimental study

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objective. To study the effect of materials with optical-electrical properties on the survival of full-layer skin explants when they are isolated from the body with completely stopped trophic activity.

Material and methods. In rabbits of both sexes at the age of 5-6 months, full-layer skin flaps were excised from the back area, which were dissected into fragments-explants measuring 1.0×1.0 cm. All samples were thermostated for 2 days at 37 °C near transducers represented by aluminum foil sheets and silicon single crystals. In the first series of experiments, the explants were directly in contact with the transducers; in the second and third series, screens made of light-proof black paper and thin glass were installed between the explants and the transducers, respectively. In each series, the experiments were repeated 5 times with each transducer. After thermostating, the explant viability index was evaluated by histological method in points.

Results. In the first and second series of experiments, the highest survival rate of explants with a viability index from 3.6 to 3.8 points with a norm of 4.0 points) was revealed depending on the type of transducer. In series III, when screening silicon crystals with thin glass, the explant survival rate decreased slightly to 3.3 points. However, the screening of aluminum foil with glass led to a sharp decrease in the viability of explants to 0.2 points.

Conclusions. A long-term viability of skin explants can be explained only by the effect of their own physical fields on them produced by the biostructures of explants and transformed by interaction with nearby materials possessing optical and electrical properties.

About the authors

I. E. Nikityuk

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Author for correspondence.
Email: femtotech@mail.ru

Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher, Laboratory of Physiological and Biomechanical Researches

Russian Federation, Saint Petersburg

K. A. Afonichev

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: femtotech@mail.ru

MD, PhD, Head of Unit of Trauma and Rheumatoid Arthritis Consequences

Russian Federation, Saint Petersburg

M. S. Nikitin

H. Turner National Medical Research Center for Children’s Orthopedics and Trauma Surgery

Email: femtotech@mail.ru

traumatologist-orthopedist, Unit of Trauma and Rheumatoid Arthritis Consequences

Russian Federation, Saint Petersburg

V. A. Kubasov

D.V. Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus (NIIEFA)

Email: femtotech@mail.ru

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher, Scientific Research Laboratory KL-3 BI-3

Russian Federation, Saint Petersburg

V. V. Petrash

Private Institution “Educational Organization of Higher Education” Medical University “REAV-IZ”

Email: femtotech@mail.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Medico-Biological Disciplines

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Bogdanov S.B., Babichev R.G., Mar chenko D.N., Polyakov A.V., Ivashchenko Yu.V. Plastic full thickness skingrafts wounds of various etiologies. Innovatsionnaya meditsina Kubani 2016; 1: 30–37 in Russian).
  2. da Silva E.B., Maniscalco C.L., Ésper G.V., Guerra R.R., Kerppers I.I. Macro and microscopic analysis of island skin grafts after low-level laser therapy. Rev Col Bras Cir 2013; 40 1): 44–48.
  3. de Lima F.J., Barbosa F.T., de Sousa-Rodrigues C.F. Use alone or in combination of red and infrared laser in skin wounds. J Lasers Med Sci 2014; 5 2): 51–57.
  4. Petrash V.V., Nikityuk I.E. Use of effects of photon-wave interactions of biosystems with substance in prolongation of viability of isolated skin grafts. Vestnik SPbGMA im. I.I. Mechnikova 2007; 8 1): 118–121 in Russian).
  5. Calcerrada M., Garcia-Ruiz C.Human ultra-weak photon emission: key analytical aspects, results and future trends – a review. Crit Rev Anal Chem 2019; 49 4): 368–381.
  6. Ortega-Ojeda F., Calcerrada M., Ferrero A., Campos J., Garcia-Ruiz C. Measuring the human ultra-weak photon emission distribution using an electron-multiplying, charge-coupled device as a sensor. Sensors Basel) 2018; 18 4): 1152.
  7. Budagovsky A.V., Budagovskaya O.N., Budagovsky I.A. Intercellular communication using coherent radiation. Photonics 2016; 3 57): 148–163 in Russian).
  8. Dlask M., Kukal J., Poplová M., Sovka P., Cifra M. Short-time fractal analysis of biological autoluminescence. PLoS One 2019; 14 7): e0214427.
  9. Levin M., Martyniuk C.J. The bioelectric code: an ancient computational medium for dynamic control of growth and form. Biosystems 2018; 164: 76–93.
  10. Leronni A., Bardella L., Dorfmann L, Pietak A., Levin M. On the coupling of mechanics with bioelectricity and its role in morphogenesis. J R Soc Interface 2020; 17 167): 20200177.
  11. Nikityuk I.E., Petrash V.V., Afonichev K.A., Ilyina L.V. Use of metallic reflectors of the internal fields isolated full-layer dermal grafts for the preservation of their viability. Vestnik SPbGMA im. I.I. Mechnikova 2007; 8 3): 113–118 in Russian).
  12. Ar'ev T.Ya. Termicheskie porazheniya. L.: Meditsina, Leningradskoe otdelenie 1966; 704 in Russian).
  13. Tsuchida K., Iwasa T., Kobayashi M. Imaging of ultra-weak photon emission for evaluating the oxidative stress of human skin. J Photochem Photobiol B 2019; 198: 111562.
  14. Ou-Yang H. The application of ultra-weak photon emission in dermatology. J Photochem Photobiol B 2014; 139: 63–70.
  15. Laager F. Light based cellular interactions: hypotheses and perspectives. Front Phys 2015; 3: 55.
  16. Fels D. Cellular communication through light. PLoS One 2009; 4 4): e5086.
  17. Petrash V.V., Nikityuk I.E., Kubasov V.A. Unexplored effects of semiconductor and layered periodic structures on biological tissues. Vzaimodeystvie sverkhvysokochastotnogo, teragertsovogo i opticheskogo izlucheniya s poluprovodnikovymi mikro- i nanostrukturami, metamaterialami i bioob"ektam: materialy Vserossiyskoy nauchnoy shkoly-seminara. Saratov 2015; 96–98 in Russian).
  18. Scholkmann F., Fels D., Cifra M. Non-chemical and non-contact cell-to-cell communication: a short review. Am J Transl Res 2013; 5 6): 586–593.
  19. Kharlanov A.V. Acoustoelectric oscillations cells: avtoref. dis. … kand. fiz-mat. nauk. Volgograd; 2006: 16 in Russian).
  20. Fels D. The double-aspect of life. Biology Basel) 2018; 7 2): 28.
  21. Nikityuk I.E., Afonichev K.A., Petrash V.V., Il'ina L.V. Induction of the regeneration of elastic cartilage by the action of semiconductor materials as a possible method for treatment of deep burns of external ear experimental study). Travmatologiya i ortopediya Rossii 2008; 1 47): 45–48 in Russian).
  22. Thongboonkerd V. Proteomics of crystal-cell interactions: a model for kidney stone research. Cells 2019; 8 9): 1076.
  23. Nikityuk I.E., Kubasov V.A., Petrash V.V., Afonichev K.A. Experimental use of wound dressings with the properties of photonic crystals for restoring deep skin defects. Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery 2016; 4 3): 63–70 in Russian).
  24. Loll P.J. Membrane proteins, detergents and crystals: what is the state of the art? Acta Crystallogr F Struct Biol Commun 2014; 70 12): 1576–1583.
  25. Petrash V.V., Il'ina L.V., Chervinskaya A.V., Nazarova L. V., Milinevskaya L. N., Nikityuk I.E. Diagnostic value of vegetative resonance test. Preventive and clinical medicine 2011; 4 41): 56–59 in Russian).
  26. Kubasov V.A., Nikityuk I.E., Petrash V.V., Voroshilov Shtrupp) B.M. Epidermis – sloisto-periodicheskaya biostruktura so svoystvami fotonnykh kristallov. M.: Editus 2019; 236 in Russian).
  27. Kulin E.T. Bioelektretnyy effect. Minsk: Nauka i tekhnika 1980; 216 in Russian).
  28. Menefee E. Charge separation associated with dipole disordering in proteins. Ann NY Acad Sci 1974; 238: 53–67.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure: 1. Scheme of the mutual arrangement of skin explants when they are thermostated close to transducers made of: a - aluminum foil; b - silicon single crystal. Screens are made of opaque black paper and thin glass

Download (53KB)
3. Figure: 2. Experiment: a - the structure of the rabbit skin is normal. The nuclei of the cells of the epithelial layer, the layer of the dermis itself and the hair follicles are well stained; b - the structure of skin explants of the control group two days after thermostating. Total necrosis of hair follicles, epithelial and dermal layers proper. Staining with hematoxylin and eosin, uv. × 100

Download (62KB)

Copyright (c) 2021 Nikityuk I.E., Afonichev K.A., Nikitin M.S., Kubasov V.A., Petrash V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».