磁场的生物效应.pdf

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,磁场生
,磁场生物效应可以
分为强磁场效应、地磁场效应、
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、
:
..
在磁场生物效应一般指强度高于100奥①的磁
,强度高于14000奥的均匀恒定磁场,会抑制
,观察果蝇形态上的
变化,发现磁场强度为100—I
500奥时,形态并无显著的畸变,而当磁场强度
增加到3000—4000奥时,
龄的果蝇虫放在强度约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
、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,

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~奥,它是地球上生物

演化过程中,,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


向朝北游动的****性,(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,
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
;
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.
..
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)×10-5
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

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,
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.
..
强度随时间变化的交变磁场与强度不随时间改
(恒定磁场)为狭义
的生物效应,前者(交变磁场)
的磁场作用时,在无光的情况下也会产生光的感觉,称为磁闪光现
,
频率为20至30赫兹时,,强度为
1500—1700奥、频率为12赫兹的交变磁场,可以抑制刚移植到小鼠
身的上肿溜的长大.
关于磁场对不同生物层次的效应:
生物磁场一般有两个来源:一种是由于生物体
中的电子传递和离子转移等过程的生物电流产生的;另一种是由于生
物体内的强磁性物质(如Fe3Q4)
微弱的,例如人的心脏活动产生的心磁场约10-7一10-8奥.
..
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,
合实验中,施加强度3000~4000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
—37肿瘤细跑放在3700奥均匀磁场中
处理1—3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.
..‘
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
,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4400~8000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

-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.
..
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
、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.
..
许多实验结果表明,不论在均匀的还是不均匀
的强磁场中,

对生物遗传的影响,把果蛹蛹放在强度约22000奥、梯度约9000奥
/厘米的不均匀巨定磁场中处理30分钟,观测到后代的发育时间有
显著增加(图4),直到第30代(图中只画出第12代)也末恢复正常.
关于磁场生物效率的机理,目前尚不十分清楚,
,磁场会使生物材料受到磁力(在不均匀
磁场中)或磁转矩(在均匀磁场中)的作用,会使带电较子受到洛沦兹力
的作用,而这些力和力短又会影响到生物体中电子(离子)的传递、自
由基的运动、合顺磁离子的蛋白质和菌的活性、生物膜的渗透以及生
物半导体(如叶绿裁口一些激素)
和机制,既包括物理的作用,又涉及生物的结构和功能,是一个十分
复杂而没有完全解决的问题.

如,大多数生物材料具有抗磁性,少数含过渡族金属离子(如此,
Fe,Co,Ni,Mn离子)的生物材料在一定条件下只有顺磁性,最近在一些
生物(如某些细菌、蜜蜂和鸽子)体中还发现了微量的亚铁磁性的

者强弱相差可达几百万倍以上.
在环境保护中的应用
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。在水中施加强磁性细粉(如Fe3O4粉,称为磁性种子),
再通过磁分离器或高梯度磁分离器,可以高效率的消除水中的细菌、
病毒,有害残留物(如Hg等)和洗涤剂等,防止环境的污染。
在生物工程中的应用
长期的观测和试验表明,鸽子的认家(导航)
与地磁场有关,一些细菌在水中沿地磁场方向游动,表现出“向磁性”,
这些现象为磁导航的仿生学研究提供了有意义的线索。对果蝇的试验
表明,磁场能引起果蝇遗传上的变异,这有可能在遗传工程上获得应
用。在生物工程上,可以利用磁作用和电磁作用原理,制***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,
究中,,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
(如电磁推进装置防高能宇宙线设备)
或极弱磁场(如星际它间、月球和某些行星磁场)中生活的影响也是需
要和有意义的.
在医药上的应用
在病人的患处或其他部位(如经穴)施加适当强
度的恒定磁场或交变磁场,可以治疗一些疾病,称为磁场疗法或简称
,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,、切除扁桃体和
粉瘤等手术,、磁项链,
磁椅和磁床等,
较广,治疗安全,无创伤和痛苦,副作用极少,
磁石(Fe3O4)为重成要分的成药如磁石、耳聋左慈九、紫雪(散)、磁珠
九已写入《中华人民共和国药典》(1963年).利用磁场作用的原理,
已经制成血流计,无触点心肌和神经刺激器,磁控导管,磁药针,(红,
白)血球分禽器,还可以用核磁共振技术和核磁振技术作癌的早期检
查和诊断。
生物磁学在农业上的应用
随着生物磁现象和磁场生物效应的观测和研究
的发展,生物磁学已在农业、医氏环境保护和生物工程等方面得到广
泛的应用.
..
流水经过与水流方向垂直的一定强度的磁场处
理后称为磁场处理水。简称磁水,
量的试验和应用表明。磁水不但能显著降低水垢,而且具有多方面的
、医药和食品工业等方面获得了许多受到重视
的应用.
许多试验表明,利用磁场处理一些农作物的种
子,施加磁性肥料(如钡铁氧体BaFe12O19颗粒和微量稀土盐类),或
利用经磁场处理的水(简称磁水或磁化水)浸种、育秧或灌溉,以及用
磁水养鱼,可以提高种子发芽串,促使作物长势好,收到增产的效果,
或使鱼病减少,,

分的测定和病虫害的检疫。