蛋白质结构失稳后会发生错误折叠、 集聚或纤维化, 不仅丧失正常功能, 有时甚至会产生生物毒性, 导致相关疾病。 纤维化了的蛋白质是神经退行性疾病以及二型糖尿病等的主要诱因, 它在溶液中具有和淀粉类似的特性, 因此蛋白质的纤维化又被称为淀粉样变性。 电磁辐射是引起蛋白质结构失稳的一个常见因素。 经电场辐照后, 蛋白质会发生去折叠和集聚, 改变自发折叠机制。 同时, 经受电场辐照的扰动而失稳的蛋白质, 纤维化过程也会受到一定的影响。 以胰岛素为研究对象, 利用硫磺素T(ThT)染色的荧光光谱法、 透射电子显微镜(TEM)以及圆二色谱(CD)法, 分别从纤维化的宏观动力学过程、 成熟纤维丝微观形貌以及原纤维二级结构组成等不同角度, 探究经33 Hz脉冲电场(PEF)不同电场强度及不同持续时间辐照后蛋白质在体外淀粉样变性机制的变化情况。 结果表明, 胰岛素溶液经过33 Hz PEF辐照后, 淀粉样变性初期产生前体蛋白的成核期延长, 原纤维丝聚集延长过程(即中间产物的寿命)缩短, 形成的成熟纤维丝长度变短且整齐成簇无分支。 这些效应随着辐照电场强度和辐照时间的增加而有不同程度的加强。 研究结果一致说明PEF辐照对胰岛素的淀粉样变性有一定的抑制作用。

采用2.71 GHz脉冲微波(脉冲场强为48 kV/m,脉宽为750 ns,脉冲个数分别为200个×1次、200个×10次、200个×20次)辐照SD雄性大鼠和孕鼠,利用流式细胞术、计算机辅助精子分析系统及水迷宫实验分别检测了精子发生过程中生精细胞DNA损伤情况、附睾内精子活力参数变化及子代学习记忆功能.结果表明:2.71 GHz脉冲微波单次辐照会对雄性大鼠的生精过程产生一定的影响,但对附睾内精子质量无明显影响,而多次辐照对精子质量的影响具有累积效应;亲代大鼠在受照后,其子代的生长在短期会受阻,且学习、记忆能力也会受到一定的影响.

近年来, 弱电磁辐射生物效应已受到人们的普遍关注。 前期研究发现脉冲电场与环境温度对胰岛素分子的构象产生协同效应。 因此, 文章首先应用拉曼光谱法研究了不同环境温度下脉冲电场对胰岛素分子二级结构的影响, 得到胰岛素分子α螺旋结构含量的变化; 并运用蛋白质螺旋-线团结构转变模型对实验结果进行定量分析, 得到的理论模型可以较好地刻画不同环境温度下, 脉冲电场对胰岛素分子α螺旋结构含量的影响。 脉冲电场的作用及热力学环境的改变, 使蛋白质螺旋结构向无规线团结构发生转变, 可以解释脉冲电场作用下, 胰岛素分子α螺旋结构含量随环境温度升高而下降的原因。 研究结果为进一步研究弱电磁辐射对生物大分子二级结构的非热效应机理提供了一定的实验依据及理论参考。

研究了9.33 GHz高功率脉冲微波对IAR20鼠肝细胞和L-02人肝细胞增殖的影响，利用噻唑蓝比色法测量细胞增殖并对实验数据进行拟合，得到脉冲个数、场强和脉宽与细胞增殖之间的关系。当脉冲微波场强与脉宽保持不变，脉冲微波细胞效应随脉冲个数呈现非线性的指数递增规律。当脉冲微波的脉冲个数、脉宽一定时，场强越大，细胞增殖被抑制的程度越大；当脉冲个数、场强不变，脉宽越大，细胞增殖受到抑制的作用越明显，即脉冲微波细胞效应与场强和脉宽成正比。相同脉冲微波参量对不同种类细胞增殖的影响是不同的，对IAR20鼠肝细胞的影响比对L-02人肝细胞的影响略大。

通过脑电长程相关性的分析，定量研究了35 GHz毫米波辐照大鼠时产生的应激反应。通过退趋势分析法，得到反映高频成分的标度指数，显示在辐照前该成分具有布朗噪声的特性,辐照时具有长程相关性;而反映低频成分的标度指数显示在辐照前该成分具有长程相关性，辐照时成为布朗噪声。引进应激指标参量低频成份标度指标数/高频成份标度指标数,用其值的平均变化率来衡量大鼠在35 GHz毫米波作用下应激反应的剧烈程度。通过计算得到辐照时应激指标参量增加了49.9%±13.6%，说明35 GHz毫米波辐照使得大鼠脑电的高频部分变得更加有序，而低频成分变得更加无序，表明大鼠受35 GHz毫米波辐照而产生了剧烈应激反应。

使用高功率8毫米波辐照清醒的大鼠,同时测量其脑电图。用小波进行多分辨分析,将脑电信号分解成各个节律信号,分析其变化。辐照时,大鼠出现了非节律性的高幅δ波,而且在慢波中夹杂着癫痫样放电,这说明大鼠在受到辐照时产生高度节律紊乱,提示了其受到强烈刺激而进入失能状态。大鼠受到辐照时失能期为辐照第(1.3±0.5)s到(17.2±2.3)s,辐照于30 s时结束,第(62.7±2.6)s时,其脑电图开始恢复。结果表明:大鼠受到高功率毫米波辐照时最佳失能发生在表皮温升较快、表皮损伤较轻的时候,过长时间的辐照不会延长其失能时间,反而会导致其损伤加大。因此,应用高功率毫米波的失能效应时须控制一定剂量。

采用苏木精一伊红(HE)染色法对8毫米波辐照不同时间的小鼠皮肤组织切片染色.结果表明随着辐照时间的增加,组织损伤也在逐步加深.建立了考虑血流灌注和水分蒸发失热的一维生物热传导模型,数值计算得出动物表皮温升,计算结果与实验测定结果吻合较好.进一步计算得到了不同辐照时间,动物皮肤不同深度的温升.理论计算和实验相结合,得到了温度与组织损伤之间的关系,结果表明当组织温度上升约16℃时,可以引起组织形态的明显变化.

高功率8 mm波辐照时,大小鼠均产生热应激反应,依次经历平静期、警戒期、相持期和衰竭期.鼠的热痛阈值温度为(43.1±1.8) ℃,这一阈值与鼠的质量、初始温度、辐照功率密度等无?辐照3 s时:辐照功率密度为3.5 W/cm2时体表温升为(8.4±1.0) ℃;辐照功率密度为7.0 W/cm2时温升为(21.1±3.0) ℃.实验还测定了警戒期持续时间,结果表明动物应激反应的剧烈程度与警戒期持续时间相关.建立了小鼠警戒期持续时间与小鼠体表面积、有效辐照面积、辐照功率密度之间的关系,并将这一实验结果推广到大鼠.

在原始的FDTD细线算法基础上,把带负载细导线模型分成导线、电阻和吸收三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,使其可以处理两端带有纯电阻性负载细线电磁脉冲散射问题,进而得到电阻负载上消耗的总能量及对应的功率消耗.用该方法计算得到的结果与文献结果进行了比较,证明了该方法的有效性.最后用此方法对一种典型情况进行了计算,并对结果进行了分析.该方法是对FDTD方法中细线算法的补充和提高,经过修改也可以用于非阻性负载的情况.

用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析.利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计算结果,并与非抽样方法所得的结果进行了比较.计算结果显示,采用该方法后,噪声略有增加,但计算要求的条件大大降低,计算的粒子数有效地减少,适用于3维粒子模拟计算;计算结果还显示,发射电子能谱越高,注量越大,表面电场区与饱和电场区的长度越短.