浅谈生物磁学的应用.doc

浅谈生物磁学对生物体的影响及前景随着科技的进步、社会的发展，生物磁学的概念逐渐进入人们的视野，也渐渐被应用于各个不同的领域，发挥着它可观的、潜在的价值。生物磁学（biomagnetism）是研究生物磁性和生物磁场的生物物理学分支。通过生物磁学研究，可以获得有关生物大分子、细胞、组织和器官结构与功能关系的信息，了解生命活动中物质输运、能量转换和信息传递过程中生物磁性的表现和作用。生物磁学研究与物理学、生物学、心理学和生理学、医学等有密切关系，并在工农业生产、医学诊断和治疗、环境保护、生物工程等方面有广阔应用前景。 生物磁学对生物体的影响得到越来越多人的关注，下面我们引入一个生物磁效应的概念，外加磁场对于生物的影响称为磁场生物效应由于外加磁场的类型和生物层次的不同，磁场生物效应也有不同的表现根据磁场的类型和强度，磁场生物效应可以分为强磁场效应、地磁场效应、微弱磁场效应相交变磁场效应又根据磁场所作用的生物层次,磁场生物效应可以分为生物分子效应、细胞效应、组织器官效应和整体效应这些效应对于不同生物又是多种多样的 正因为不同强度的生物磁学对不同类型的生物体产生的影响千差万别，所以许多科学家通过在这个方向上的研究成果，可以更好的引导人类避免生物磁场带来的负面影响，同时也能利用其潜在的、客观的生物社会价值来造福人类。所以说生物磁学的研究具有很好的发展前景。下面我们通过一些例子来分析相应的情况。在磁场生物效应一般指强度高于100奥的磁场为强磁场实验发现，强度高于14000奥的均匀恒定磁场，会抑制某些细菌的生长把果蝇词养在均匀巨定磁场中，观察果蝇形态上的变化，发现磁场强度为100I 500奥时，形态并无显著的畸变，而当磁场强度增加到30004000奥时，畸变就迅速显著地增大若把不同蛹龄或虫龄的果蝇放在强度约22000奥、梯度约9000奥毫米的不均匀恒定磁场中，1小时龄的果蝇蛹经过几分钟便死亡，蛹龄较长的果蝇蛹经过10分钟后约有50不能变为成虫，变为成虫后也不能活到1小时以上把移植有肿瘤的小白鼠饲养在强度约2400一4500奥、梯度约1000奥厘米的不均匀恒定磁场中，经过27天后，肿瘤完全消失，但不加磁场的对照搬到22天后便因肿瘤长大而死亡磁场可以影响入红血球的凝结速率，实验表明强度为50、400和5000奥的均匀恒定磁场分别使红血球凝结速率增加21、25和30地球表面的地磁场强度为0.30.5奥，它是地球上生物和人类生活环境的一种始终起作用的物理因素.生物和人类在长期的演化过程中，已经适应了这一物理环境如果环境磁场剧烈变化，如地球上发生磁暴、地质时代的地磁场反向或进入宇宙空间的磁场，都可能影响生物和人的活动还有一些生物利用了地磁场这一环境因素作为生物导航和定向的依据已经发现一些水生细菌有沿着地磁场方向朝北游动的习性，称为向磁性冬小麦在场(等效地磁场)中生长时，其根总是平行于地磁场或等效地磁场，也表现向磁性还发现果蝇的ST基因有序程度的变化与地磁倾角的变化随季节呈现明显的相关性经过长期试验表明；鸽子的导航与地磁场有密切的联系最近已经在向磁性细菌(图1)和鸽子头部发现强磁性的Fe2O4微粒可能与它们的向磁性或导航有关1.1.3. 微弱磁场的生物效应在生物磁学中，一般将一般将远低于地磁场强度的磁场(如10-3奥)称为微弱磁场例如行星际空间磁场约510-5奥，月球表面磁场小于10-5奥，地磁场在反向的过渡时期中估计可能降低到远低于正常值进行微弱磁场的生物效应实验需要高灵敏度的磁强计和抵消地磁场的装置(图2)将眼虫藻、绿藻和纤毛虫在低于10-3奥的恒定微弱磁场中培养3个星期，发现其生长繁殖加快，但在102奥的强磁场中培养，生长繁殖却受到抑制把小白鼠饲养在10-3的微弱磁场中，一年以后，其寿命比对照组缩短6个月，并且不能再生育.不同强度的磁场针对不同的生物体的影响是千差万别的，正如前面所提到的高强度磁场能使小白鼠发生畸变，但是它也能杀死小白鼠体内的癌细胞使其存活，而这二者的区别就在于产生现象的条件不同，在不同的强度下，其对某一生物体的影响是可能截然相反的，因此，掌握不同强度对某一生物体甚至多种生物体的具体影响将是医学或生活上的一个重大突破，到时候也许癌症不再是死亡的代码，病毒病菌也不会如此肆虐猖狂。以上仅仅是对不同强度进行讨论，下面我们再看看生物磁对生物体部分的影响。1. 磁场对生物分子的效应实验观测到，生物胰蛋白酶在1500奥均匀恒定磁场中活性增大，因而在受紫外光辐射时，其光密度成小在创伤愈合实验中，施加强度30004000奥、梯度200奥厘米的不均匀恒定磁场，使成纤维细胞增殖和纤维化都减小，因而推断是不均匀磁场干扰了生物大分子的产生把S37肿瘤细跑放在3700奥均匀磁场中处理13小时，会使这肿瘤细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)合成减少，表明磁场对这种合成有抑制的作用2. 磁场对细胞的效应在对兔和小鼠的无血浆细胞作体外培养时，若施加强度14600奥，梯度5000奥厘米的不均匀恒定磁，会显著增加这些细胞的生长速度但把细胞放在组织培养液中培养时，若施加4000奥的均匀恒定磁场，则会抑制它的生长，把体外培养的S-37肿瘤细胞放在44008000奥的均匀恒定磁场中在37摄氏度处理18小时，观察到这些细胞发生退化变性现象，但如果放在1000一2000奥的均匀恒定磁场中作同样的处理，则未观察到任何可察觉的变化这一实验表明这种退化交性现象需要磁场强度超过一定闻值时才会产生还发现磁场强度对于s-37肿瘤细胞的呼吸有较大的影响，当磁场从80奥增加到7300奥时，细胞的呼吸由显著的兴奋状态转变到显著的抑制状态3. 磁场对组织和器官的效应把水芹放在强度约：4000奥、梯度约5000奥匣米的不均匀恒定磁场中，并消除重力的影响，可观察到水芹根经过几十分钟便向着磁场强度减弱的方向生，表现出“背磁性”(图3)把小鼠饲养在4200奥的均匀恒定磁场中，4天以后发现小鼠的肾上腺皮层的网状带组织受到破坏和变窄，骨髓中的巨核细胞因数减少，脾脏中的巨核细胞数却增加比较磁场、光和声音对哺乳动物脑器官的影响，实验表明，磁场的影响虽较弱，但却表现出潜伏期长的抑制效应和滞后效应 总体观之，大量的实验表明电磁学对生物体的影响是微妙的，是有条件的，潜移默化的。其影响持续的时间也是无规律可循的。但是正因为如此，其具有的潜在价值是巨大的。就现在而言，其在各个领域带来的经济、生物效应 已经向相当可观了。医学领域上磁学已被较多的应用并取得相当的疗效，临床实践表明，对于治疗急性挫扭伤、腰肌劳损、风湿性关节炎、高血压、神经性头痛等常见病和多发病都有较好的或一定的疗效。还可以利用磁场（或加脉冲电场配合作外科手术时的麻醉，称为磁场（或磁电）麻醉，简称磁麻。而这些磁疗方法只有适应症较广，治疗安全，无创伤和痛苦，副作用极少，操作简单等优点。生物工程上可以利用磁作用和电磁作用原理，制成人工心碗输血的电磁泵，分离细胞、细笛、病毒和叶绿素中生物颗粒的磁电泳仪，无转动部件的电磁离心机等主人类的宇航活动和空间生物学研究中，还可能利用别一些磁技术和磁效应。例如，可以利用强磁场防御高能宇宙线的照射，可以利用磁场产生的磁力造成失逼状态下的人工重力。还有在环境保护上利用高梯度磁分离法，可以大量除去煤中污染性强的硫化物。农业上磁水的应用等等。生物磁学对我们的影响有利有弊，而我们所要做的就是尽快破译这些密码，切切实实应用到我们生活中的各个领域，真正发挥他们的作用。或许在不久的将来轮椅上的人可以骄傲的站起来；人们不用挨刀子就能治愈体内的疾病；人们不再谈环境问题一脸愁容；我们在地震雪灾面前不会如此无能为力相反，也许我们能通过控制磁场频率和强度使细胞新生来取代已经衰死的细胞运作；也许我们能通过外界磁场作用于人体的经络穴位，将中医养生推到一个更高更先进的境界；也许我们可以通过感测地磁场的变化或者一些对环境反映较为强烈的牲畜体内电磁的大小、频率等的变化来预测将极可能会发生的自然灾害；也许某一天手机不再是电磁污染，而是打出各种治疗不同疾病的品牌（当然这个要考虑到信号接收的频率等的范围）；也许许我们能利用电磁发射及反射的波形状况来检测器件、建筑等的损坏处虽然这一切只是假设，但是正是生物磁学本身神秘的魅力，让这些假设带上“可能”的光环。了解弄清生物磁学的发展及其对生物体的影响，是一个长远的过程，但是其具有的前景，无论是经济、科技上还是人文环境上都是无可置否的揭开生物磁学的神秘面纱，我们的未来将不是梦。 参考资料 1.畅德俊 张春辉现代生物医学进展J维普学术论坛2006，（4）CN 23-1493/T2.朱杰西稳恒磁场抑制肿瘤增殖的实验研究与理论探讨J西北农林科技大学生命科学学院2006（1）：10-133.李国栋生物磁学研究和应用的新进展.J中国物理科学研究所北京2003-2004、2004-2005（1）66-68 4.朱日祥 潘永信 邓成龙 ZHU Ri-xiang PAN Yong-xin DENG Cheng-long地磁场与生物的磁效应J科技导报2006,24（8）5.J/OL网上期刊(serial online)6. EB/OL