华东师范大学物理与电子科学学院 上海磁共振重点实验室 上海 200241
本文研究了S和C波段双波源沿相互垂直方向同时辐照时，脉冲数对大鼠血液、脑、睾丸、心脏和肝脏组织的影响，并与相同电磁暴露水平条件下的单波源电磁暴露生物效应进行了比较。结果表明：当空间场强幅值为44.84 kV/m，脉冲数为2、5、20和200时，辐照组大鼠的血常规、血清睾酮、谷丙转氨酶（Alanine aminotransferase，ALT）和谷草转氨酶（Aspartate aminotransferase，AST）含量等指标与Control组及Sham组相比均未发生明显变化（p>0.05）。辐照组大鼠的脑、睾丸、心脏和肝脏组织形态正常，细胞核面积统计结果及睾丸组织的Johnson评分结果与Control及Sham组相比均无明显差异（p>0.05），没有发现明显的病理损伤。辐照组大鼠4个组织中的促凋亡蛋白Bax的含量均随脉冲数增加呈非线性增加趋势，具有脉冲微波辐照在非热效应下的场效应特征。当脉冲数大于2时，脑和睾丸组织出现了明显的凋亡响应（p?0.05），而心脏和肝脏组织在脉冲数达到20时才出现明显的凋亡响应（p?0.05），这主要是因为脑和睾丸的内场场强幅值（分别为11.3 kV/m和10 kV/m）高于心脏和肝脏组织的内场场强幅值（分别为5.73 kV/m和5.33 kV/m）。在电磁暴露水平基本相同的情况下，复合辐照与两波源单独辐照所产生的凋亡响应之间无显著性差异（p>0.05）。
双波源复合场 电磁暴露 生物效应 比吸收能 脉冲微波 Dual-wave combined field Electromagnetic exposure Biological effect Specific absorption energy Pulsed microwave 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020301
1 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心, 合肥 230031
2 中国科学技术大学科学岛分院, 合肥 230036
葡萄糖、钙和钠等生命所需基本物质在维持生物体生理机能, 改变电势能和调控细胞和细胞器功能等多项生命活动中起着关键作用。细胞功能的实现很大程度上依赖于特定分子在一定浓度下的聚集和解聚, 而越来越多的证据表明相分离过程可能参与其中。溶液结晶本身也是一种特殊的相分离, 虽然磁场影响溶液结晶已有零星报道, 但不同参数磁场对不同物质结晶的影响尚未有报道。本文使用2种不同强度的外加磁场(0.036 T、0.068 T)对葡萄糖、葡萄糖酸钙和氯化钠的结晶过程进行了初步探究。试验结果显示: 虽然2种磁场对3种物质析出晶体的质量影响程度不同, 但均有促进; 从结晶数量上来讲, 磁场对葡萄糖和葡萄糖酸钙也有促进, 但对氯化钠无显著影响。虽然溶液蒸发量受不同强度磁场影响不同, 但与溶液质量浓度成反比。根据结果可以推测, 对于蒸发结晶过程来说, 磁场可能通过对蒸发量和对带电粒子的影响共同调控结晶过程。本研究通过对磁场影响结晶过程的初步探究, 不仅为进一步研究磁场生物学效应及机制提供了理论基础, 也为工业生产中提高结晶效率提供了新的思路。
磁场 葡萄糖 蒸发结晶 磁辅助结晶 生物学效应 magnetic field glucose evaporative crystallization magnetically assisted crystallization biological effect
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
在人类可持续发展的道路上, 生物医学研究始终处于核心地位。太赫兹(THz)技术依靠其自身的优势, 在生物医学领域得到了广泛的应用。本文着重介绍了太赫兹表征技术以及太赫兹生物效应在生物医学方面的应用。太赫兹表征技术应用领域的介绍主要分为5个部分: 氨基酸和多肽、DNA、蛋白质、癌症的检测和龋齿诊断等其他领域的应用。太赫兹生物效应的研究则集中于THz对机体组织和细胞的作用上。此外, 本文简单介绍了化学计量学方法以及其与THz技术结合在生物医学方面的应用。最后总结了THz技术在生物医学领域的不足, 并对进一步研究的方向进行了讨论。本文主要对太赫兹技术在生物医学方面的应用进行综述, 为相关研究奠定了基础。
太赫兹 生物医学 太赫兹表征技术 太赫兹生物效应 化学计量学方法 terahertz biomedicine terahertz characterization technique terahertz biological effect chemometrics method
远红外线是一种热辐射，对人类健康具有较好的生物效应。作为一种便捷无创的重要物理疗法，远红外在疾病的诊断、治疗等临床领域中已得到广泛应用。本文收集了近年来远红外在医学临床应用方面的相关研究文献，对远红外的生物效应机制及其在疾病诊断、痛经、慢性疼痛、咳嗽、压疮、肿瘤、腹泻等疾病治疗中的应用进行了总结，为临床疾病的诊断和疗效评价提供参考依据，以促进远红外的临床应用与发展。
远红外线 生物效应 疾病诊断 临床治疗 far infrared, biological effect, disease diagnosis
1 商洛学院化学工程与现代材料学院, 陕西 商洛 726000
2 南昌大学材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
3 南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
4 商洛学院陕西尾矿资源综合利用重点实验室, 陕西 商洛 726000
为了定量分析LED照明非视觉生物效应随色温的变化规律,选择8种大色温范围(2678~7258 K)的LED照明光源,特别是超低色温LED,采集380~800 nm可见光波段光谱分布数据。分别计算8种LED照明光源的1931CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值、415~508 nm波段蓝光占比RC和节律因子KC,并采用最小二乘法进行线性拟合。研究结果表明:当色温在2678~7258 K之间时,LED照明光源非视觉生物效应随色温的增大而增强; 1931CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值和415~508 nm波段蓝光占比可定量表征非视觉生物效应强弱;色坐标Z值、415~508 nm波段蓝光占比RC和节律因子KC随色温变化的函数表达式分别为Z=0.01499+5.24009×10 -5×TC,RC=1.41985+0.00508×TC,KC=0.11895+6.06953×10 -4×TC,相关系数平方R2分别为0.94427,0.93589,0.9598。色坐标Z值与节律因子KC、415~508 nm蓝光占比RC与节律因子KC的函数表达式分别为KC=11.40331×Z-0.01209,KC=0.11698×RC+0.00618,相关系数平方R2分别为0.97991和0.97644。以上结论可为LED照明光源非视觉生物效应的定量分析以及高品质健康LED照明产品的开发提供参考。
视觉光学 LED 色温 非视觉生物效应 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 243301
山东大学威海分校海洋学院, 山东 威海 264209
将萌发的番茄(Lycopersicon esculentum)种子用不同时间(0、40、80、120、160、200、240 s)的He-Ne激光照射后, 测定了种子的发芽势、发芽率和幼苗的生长量。待幼苗生长25 d后, 取番茄叶片测定了细胞内叶绿素、可溶性糖、蛋白质和核酸的含量。结果显示, 随着照射时间延长, 种子的发芽势、发芽率逐渐下降; 当照射时间在160 s内, 可明显促进番茄幼苗的生长; 细胞内叶绿素、可溶性糖、核酸和蛋白质等含量都显著增长。但是, 当照射时间延长至200 s后, 番茄幼苗的多种生理生化特征均下降。
He-Ne激光 番茄 生物学效应 He-Ne laser tomato biological effect
暨南大学附属第一医院激光整形美容科， 广东 广州 510632
目的: 通过研究 ALA-PDT对体外培养的 PBMCs的生物效应，探讨 ALA-PDT对银屑病的免疫功能的影响、治疗的可行性及优化参数。方法: 将健康人及银屑病患者新鲜外周血分别进行 PBMCs分离与培养，分设空白对照组、单纯 ALA组、单纯照光组以及不同 ALA浓度与不同用药孵育时间组进行 PDT。Annexin V/PI双染法、MTT法检测 PBMCs存活率，以确定 ALA最佳药物浓度和最佳用药孵育时间；TEM观察 PBMCs细胞超微结构的变化；RT-PCR检测 PBMCs表达 Th1、Th2相关细胞因子的水平。结果: 0.6 mmol/L ALA避光孵育 1h后 PDT组 PBMCs存活率最低 (P＜0.05)；ALA-PDT后 PBMCs结构呈现典型凋亡改变；银屑病患者 PBMCs的 IFN-酌、TNF-琢 mRNA表达量与健康人相比显著升高，ALA-PDT后表达量显著下降、IL-4 mRNA表达量较健康人显著降低，经 ALA-PDT后显著升高(P约0.05)；IL-10mRNA表达量较健康人略有减低，经 ALA-PDT后有所升高，但无统计学意义。结论: 0.6 mmol/L ALA避光作孵育 1h后 PDT可明显促进 PBMCs凋亡，银屑病患者 PBMCs经 ALA-PDT后由 Th1优势应答向 Th1/Th2平衡方向转变。
银屑病 生物效应 ALA-PDT ALA-PDT PBMCs PBMCs psoriasis biological effect
1 安徽大学生命科学学院, 安徽 合肥 230039
2 中国科学技术大学生命科学学院, 安徽 合肥 230027
3 中国科学院安徽光机所, 安徽 合肥 230031
4 湖南师范大学生命科学学院, 湖南 长沙 410081
5 四川教育学院生物系, 四川 成都 610041
6 四川省农业科学院蚕桑研究所, 四川 南充 637000
为了探索激光生物学效应的分子机理, 以便更好的掌控和利用激光生物效应, 用XeCl(308 nm)准分子紫外激光以相同变化的激光参量直接辐照有生物活性的生物大分子BTG DNA、BSA(v)蛋白质和糖Mannan。实验结果分析告知: 电镜法观察到受辐照的三类生物大分子的表观结构、构象(含结构信息)和光谱法(IR、Vis-UV、FR、CD)分析指出生物大分子的内在结构部件的相关的特征峰的峰位、峰值都受影响, 其变迁都与激光参量的变化相呼应; 与三类生物大分子中分子内、分子间沟通与信息传递相关的氢键、糖苷键等的形成与否的类似或相同的结构部件(如-C-H、-N-H、-CH-OH、-C-O、-C=O等)其特征峰的变迁都更敏感于激光参量的改变。激光辐照生物体时, 激光似生物信号分子通过它的能量以粒子性、电磁波相干性影响生物大分子的分子结构、构象(含结构信息)的稳定性、增加分子内、分子间相互沟通、信息传递, 亦增加了结构部件的被修饰的可能性。进而影响着生物信息流的流量与流向和细胞信号转导的协同与整体表达, 产生相应的生物效应。掌握获得功能生物大分子结构构象信息与使用适宜的激光参量的相关的关系值(阈值)是重要的关键。
XeCl(308 nm)激光辐照 生物大分子BTG DNA、BSA(V)、Y-Man 结构构象 生物信息分子结构(构象)变化 生物信息流 激光生物效应 相关性 XeCl(308 nm) laser irradiation biomacromolecule BTG DNA BSA(V) Y-Man structure switch structure switch of bio-information of biomacromol biological information flow laser biological effect interrelation
暨南大学附属第一医院整形美容激光科，广东广州 510630
目的：本文通过不同浓度的ALA与不同用药时间对体外培养的人角质形成细胞(KC)PDT的生物效应研究，观察PpⅨ荧光强度及KC凋亡和生长周期的影响，优化ALA最佳药物浓度和用药时间，探讨ALA-PDT抑制银屑病KC异常增生的可行性和最佳效果。方法：将新鲜包皮组织经两次酶消化法进行KC分离与培养，分设KC对照组、单纯ALA组、单纯照光组及0.1、0.6、1.2、1.8、3.6mmol/L ALA五个浓度组，经0.5、1、3、5h四个避光孵育时间后PDT。FCM、酶标仪、荧光显微镜检测KC中PpⅨ荧光强度，确定ALA最佳药物浓度和最佳用药时间；Hoechst33342 / PI双染法和Annexin V / PI双染法检测KC凋亡率和对生长周期的影响。结果： 0.6mmol/L ALA(用药1h)-PDT组为最佳药物浓度和最佳用药时间， 显示PpⅨ荧光强度表达与KC凋亡率最高，能明显抑制S期与G2期的细胞增值，使细胞增殖指数降为最低，与其他各组相比差异显著(P<0.05)。结论： 0.6mmol/L ALA(用药1h)-PDT能明显抑制KC增殖，优化后的ALA-PDT更迅速有效地促进人KC凋亡。
角质形成细胞 生物效应 ALA-PDT ALA-PDT keratinocytes biological effect
1 军事医学科学院 放射与辐射医学研究所, 蛋白质组学国家重点实验室, 北京 100850
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
3 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
采用角锥喇叭天线, 使用不同输出平均功率的毫米波激光辐照秀丽线虫, 采用实时显微摄像系统记录线虫行为学变化, 并使用体视显微镜观察线虫细胞形态学变化。受照射后自由活动的秀丽线虫能够快速逃离高功率毫米波的辐照区域。当受输出平均功率为10 W和12 W辐照后, 线虫先后出现运动速度增加、运动速度减慢直至身体僵直不动的变化过程。当输出平均功率为5 W时, 线虫出现热耐受现象。细胞形态学观察结果显示:辐照后的线虫腹中卵细胞核结构出现不同程度的异常。高功率毫米波辐照可显著影响线虫的行为学特征及细胞形态学, 同时说明秀丽线虫是可适用于高功率毫米波生物效应研究的模式生物之一。
高功率毫米波 生物效应 秀丽线虫 行为学反应 细胞形态学 high power milimeter wave biological effect C.elegans behavioral changes cell morphology 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2949
