1.2 Воздействие ЭМИ СВЧ на биологические объекты

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Фундаментальной Биологии и Биотехнологии
Кафедра Биофизики
РЕФЕРАТ
по информационно-коммуникационным технологиям в
естественнонаучных исследованиях
Исследование влияния ЭМИ СВЧ на биологические объекты
Преподаватель: Суковатая И.Е.
Студент: Пьянков В.Ф.
Красноярск 2014
Оглавление
Введение ........................................................................................................................................................ 3
1.1 Электромагнитное излучение общая характеристика ................................................................................ 4
1.2 Воздействие ЭМИ СВЧ на биологические объекты ................................................................................... 5
Вывод:............................................................................................................................................................ 8
Список литературы ........................................................................................................................................ 9
Введение
В настоящее время, в век повсеместного использования приборов,
излучающих ЭМИ СВЧ, жизненно необходимо знать, как именно данный тип
излучения действует на биологические объекты. И хотя данные о влиянии
нетеплового излучения на биологические объекты есть, но в настоящее время
эта проблема продолжает активно изучаться. Учитывая возрастание уровня
ЭМИ СВЧ вокруг мест человеческого проживания, этот вопрос является
крайне актуальным.
В данной работе будет представлена информация по различным
аспектам воздействия ЭМИ СВЧ на живые организмы и опухоли, а также
изложена информация в общем по экспериментальным опухолям, и по
асцитной карциноме Эрлиха в частности.
3
1.1 Электромагнитное излучение общая характеристика
Электромагнитные излучения (ЭМИ) представлены спектром частот,
охватывающих широкий диапазон.
ЭМИ подразделяют на два типа –
ионизирующее и неионизирующее излучение, в зависимости от того,
достаточно ли энергии для ионизации молекул или атомов. Условной
границей принято считать энергию кванта равную 12 эВ, при длине волны
порядка 100 нм, находящейся в области ультрафиолетовой электромагнитного
спектра.
К ионизирующим излучениям относят гамма и рентгеновские
излучения,
к
неионизирующим
длинноволновые)
–
же
более
ультрафиолетовое,
гипервысокочастотное,
низкочастотные
видимое,
сверхвысокочастотное
(более
инфракрасное,
(микроволновое)
и
радиочастотное.
Наибольший
интерес
представляют
неионизирующее
свервысокочастотное электромагнитное излучение (ЭМИ СВЧ) (диапазон
300МГц-30ГГц) в связи с тем, что данный вид излучения наиболее широко
используется в бытовых условиях и в промышленности.
Искусственные источники неионизирующих излучений появились
только в конце девятнадцатого века, благодаря работам Г. Герца, А.С. Попова
и Г. Маркони. Позже появляется такой термин как электромагнитный смог,
или электромагнитное загрязнение окружающей среды, означающий рост
общего электромагнитного поля Земли за счет искусственных источников
ЭМИ. В отличие от природного фона, равномерно распространенного по всей
Земли, и вызванного излучением от Солнца и других внеземных источников,
электромагнитный фон искусственного происхождения сконцентрирован в
зоне проживания человека.
В работе[1] рассматривались тенденции воздействия на места обитания
людей электромагнитных полей в период с 2006 по 2009 года. Проводились
измерения низкочастотных электрических и магнитных полей (ЭП, МП)
и электромагнитных полей (ЭМП РЧ) в 2006 году, затем измерение повторили
4
в 2009 году. Средний уровень ЭМИ снизился с 25,15 до 17,35 мV /м 2 с 2006
по 2009 год. Средний уровень МП от источника питания снизился с 16,86 до
12,76 нТл, в то время как средний арифметический почти не изменился
(0,1%). Никакой разницы в уровне МП возле железнодорожных путей не
наблюдалось. ЭМП РЧ увеличилась с 41,35 до 59,56 мкВт/м2. Увеличения в
основном произошли в диапазоне глобальной системы мобильной связи (900
МГц), и беспроводной локальной сети. Переход телевидения от аналогового к
цифровому привел к сокращению вклада сверхвысоких частот от 0,47 до 0,35
мкВт/м2. Базовые станции недавно созданной наземной транкинговой
системы радиосвязи вызвали в среднем 0,05 мкВт/м2[1].
1.2 Воздействие ЭМИ СВЧ на биологические объекты
В
настоящее
время
активно
изучается
нетепловой
эффект
неионизирующего излучения на биологические объекты. Данные о том,
оказывает ли данного вида излучение положительное, или же напротив,
отрицательное, влияние на биологические объекты, пока что весьма
противоречивы. В данной главе этот вопрос будет рассмотрен подробно,
будут рассмотрены влияние ЭМИ СВЧ на ряд показателей организма в целом,
на асцитную карциному Эрлиха в частности, а также на организм
опухоленосителя.
Доказано негативное действие ЭМИ СВЧ в диапазоне 800-1600 МГц на
меристему
корня
лука
Allium
Cepa,
проявляющееся
в
угнетении
митотической активности, а также значительным мутагенным эффектом[2].
Также была изучена информация по ряду показателей, изменяющихся под
влиянием ЭМИ СВЧ.
В одной из работ изучали влияние ЭМИ СВЧ в диапазоне 950 МГц на
биомаркеры окислительного повреждения, уровень концентрации жирных
кислот а также метаболизм и уровень антиоксидантов в печени молодых крыс
5
разного возраста. Эксперимент проводили на 0;6;15;30 дни жизни вне матки.
Новорожденные имели низкие уровни жирных кислот в организме после
облучения. Не было никакой разницы в накоплении белка между крысами
разного возраста.
У новорожденных наблюдалась низкая экспрессия
каталазы. В результате был сделан вывод: 950 МГц СВЧ ЭМИ не вызывает
окислительный стресс (ОС), но изменяет концентрации полиненасыщенных
жирных кислот (ПНЖК) у новорожденных. Для крыс в возрасте 30 дней, ОС
также не наблюдался [3].
Однако необходимо отметить то, что исследования, проведенные
позднее, опровергают данные этой работы.
Так, в работе по изучению
воздействия низкого уровня микроволнового излучения на канцерогенез у
швейцарских мышей-альбиносов было отмечено что никакого развития
опухоли у мышей, подвергавшихся ЭМИ СВЧ, не было. Были лишь
незначительные отличия в смертности животных и пролиферации клеток в
контрольной и облученной группах. Этот результат показывает, что низкий
уровень ЭМИ СВЧ практически не влияет на рост и развитие опухоли[4].
Эксперименты по влиянию ЭМИ СВЧ на биологические объекты
проводились не только на животных, но и in vitro. Так, в одной из работ
проверяли
изменение
относительной
активности
модулированным воздействием ЭМИ СВЧ
воздействовали
холинэстеразы
под
in vitroi[5]. На фермент
амплитудно-модулированными
СВЧ
ЭМИ
(несущая частота 2,375 МГц; плотность потока мощности от 8 мВт/см2, 20 и
50 мВт/см2; модуляции частоты от 10 до 210 Гц; время экспозиции 5
мин). Появление
пиков
повышенной
относительной
активности
холинэстеразы, а также изменения направления и интенсивности реакции,
связанные с модуляцией частоты и мощности потока, наблюдались при
равной плотности потока мощности и времени экспозиции[5].
В другой работе, также проведенной in vitro, проверяли как влияет
ЭМИ СВЧ на структуру и рост клеток линии V79[6]. Использовали частоту
935 МГцii. Готовые образцы клетки подвергались воздействию ЭМИ СВЧ
6
непрерывно в течение 1, 2, и 3 часов. Структура микротрубочек белков была
определена
с
использованием
иммуноцитохимических
методов. Для
исследования параметров роста клеток определяли количество клеток в
течение каждого часа экспозиции в течение пяти постконтактных дней. По
сравнению с контрольными клетками, структура микротрубочек была четко
изменена после 3 часов облучения (р <0,05). Значительное уменьшение роста
было отмечено в клетках, подвергнутых облучению в течение 3 ч, через три
дня после облучения (р <0,05). В результате проведенных исследований
выяснилось, что ЭМИ СВЧ с частотой 935 МГц влияет на формирование
микротрубочек белков, что, в свою очередь, может препятствовать росту
клеток[6].
В то же время ЭМИ СВЧ может оказывать не только вредное влияние
на живые организмы, но и положительное. Так, в одной из работ у девяти
пациентов, страдающих панкреонекрозом были отмечены воспалительногнойные осложнения. Местное облучение ЭМИ СВЧ в сочетании с
комплексом процедур помогли предотвратить дальнейшие осложнения и
улучшить результаты лечения[7].
7
Вывод:
Была изучена информация по влиянию ЭМИ СВЧ на биологические объекты,
а именно - растения, животных, и опухолевые клетки. Данные в изученных
работах широко варьируют, и не позволяют сделать однозначный вывод
относительно вреда или пользы ЭМИ СВЧ, по причине того, что получены
данные как о положительном влиянии ЭМИ СВЧ[7], так и о явном
отрицательном[6].
8
Список литературы
1. Tomitsch J, Dechant E. Trends in residential exposure to electromagnetic
fields from 2006 to 2009. // Radiat Prot Dosimetry. 2012.Vol. 149, №4. P 384-391
2. Лаврский А.Ю., Лебединский И.А., Четанов Н.А., Кузаев А.Ф.,
Артамонова О.А. Зависимость скорости митотического деления клеток и
частоты возникновения хромосомных аберраций в меристеме корней лука
АLLIUM CEPA от частоты воздействующего СВЧ-излучения. // Современные
проблемы науки и образования. 2013. №3. С 339.
3. Furtado-Filho OV, Borba JB, Dallegrave A, Pizzolato TM, Henriques JA,
Moreira JC, Saffi J.. Effect of 950 MHz UHF electromagnetic radiation on
biomarkers of oxidative damage, metabolism of UFA and antioxidants in the livers
of young rats of different ages. // Int J Radiat Biol. 2013. Epub ahead of print
4. Paulraj R, Behari J. Effects of low level microwave radiation on
carcinogenesis in Swiss Albino mice. // Mol Cell Biochem. 2011. Vol 348 №1-2. P
191-197.
5. Пашковкина М.С. Пашковкин Т.Н.. Изменение относительной
активности холинэстеразы под модулированным действием ЭМИ СВЧ in
vitro. Радиационная биология. // Radioecol. 2011. Том 51 №3. С 369-373.
6. Pavicic I, Trosic I. In vitro testing of cellular response to ultra high
frequency electromagnetic field radiation. Toxicol In Vitro. 2008. Vol 1344-8.
7. Ivanova IuV, Gusak IV, Moskalenko AV. Application of ultra high
frequency irradiation in prophylaxis and treatment of complications of infectious
pancreonecrosis. // Klin Khir. 2008. № 3 . P 17-9.
i
In vitro – то есть в пробирке.
ii
935 мГц частота работы мобильного телефона
9