電磁場生物效應的原初作用機制及其魯棒性研究

《電磁場生物效應的原初作用機制及其魯棒性研究》是依託浙江大學，由包家立擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電磁場生物效應的原初作用機制及其魯棒性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：包家立
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目集中研究生物效應相對敏感的神經元，發現神經元在遭受電磁場暴露後產生自由基的原初作用機制，在與能量相關的電磁場生物效應原初作用方面取得新知識；建立以實驗為基礎、理論為指導，理論與實踐相結合的電磁場生物效應原初作用機理的唯象理論；並以唯象模型為基礎，研究電磁場能量與原初效應之間量效關係的生物魯棒性。研究內容包括：(1) 通過電磁場暴露神經元ROS和Ca2+的動態觀察以及線粒體膜電位(MMP)、SOD酶/GSH酶等生理生化指標的靜態觀察，揭示電磁生物原初作用及其機制；(2) 研究在電磁場擾動下氧分子共價電子能級的變化，通過實驗建立電磁場與神經元ROS水平、胞內Ca2+等之間的唯象模型；(3) 研究電磁場能量與神經元ROS和胞內Ca2+等之間的魯棒性及其魯棒裕度，以及電磁場擾動生物體產生健康影響的生物魯棒性理論；(4) 改進電磁場暴露系統，為研究ROS與胞內Ca2+之間因果律提供實驗裝備。

結題摘要

近年來，隨著電氣化和信息化的快速發展，移動通訊、家用電器、電力輸變線等愈來愈多。人們在獲得技術進步帶來利益的同時，也對電磁健康引起關注。2002年，國際癌症研究機構(IARC)把極低頻磁場定為“對人體是可疑的致癌物”，分類2B。2011年，IARC又將射頻電磁場定為“對人體是可疑的致癌物”，分類2B。這樣，與人類生活密切相關的兩類電磁場均被定為對人體具有潛在健康風險，對社會經濟發展產生了重大影響，尤其是公眾對電磁健康的疑慮。開展電磁健康研究對工程項目設計、公眾合理訴求、政府科學決策均有現實意義。電磁健康效應是一個電磁場®物理反應®化學反應®生物化學反應®細胞效應®組織效應®器官效應®健康效應等節聯反應。從健康效應的流行病調查研究遇到樣本量小、人群分類困難、對照組樣本難找等困難。因此，2007年世界衛生組織提出未來研究方向包括活性氧自由基機制。 本項目集中研究生物效應相對敏感的神經元，發現神經元在遭受電磁場暴露後產生自由基水平變化的原初作用機制，在與電磁場能量相關的電磁場生物效應原初作用方面取得新知識；建立以實驗為基礎、理論為指導，理論與實踐相結合的電磁場生物效應原初作用機理的唯象理論；並以該唯象理論為基礎，研究電磁場能量與原初效應之間的生物魯棒性。主要研究及結果有： (1) 研製了細胞電磁場暴露系統，解決了電磁場的實時暴露、螢光圖像的像線轉換、數據的時域採集等技術難題，獲得軟體著作權1件，為電磁場生物效應的動態回響研究和電磁生物魯棒性研究提供了良好的實驗平台； (2) 開展了在電磁場暴露下，神經元ROS、胞內Ca2+、MMP生物回響的大量實驗，獲得了電磁生物資料庫，為電磁場暴露下生物效應原初作用的數據挖掘和知識發現奠定基礎； (3) 開展了以量子力學為基礎，以電磁生物數據為依據的電磁能量與自由基之間的唯象模型研究，獲得電磁能量與生物體自由基發生的相關性，以及自由基在電磁生物效應中所起的關鍵作用； (4) 開展了0.09、0.38、0.76、7.33、14.0 mT等5種強度電磁場對神經元ROS、胞內Ca2+、MMP擾動的魯棒性研究，獲得生物體初始狀態、時間回響、穩態點和穩定域、電磁擾動量等新知識。該知識被用於MRI電磁安全、經皮給藥電磁導入技術中。