电磁场暴露海马神经元自由基和胞内Ca2+的变化

电磁场对健康影响的研究包括流行病调查、人体与动物、细胞、生化与分子生物、生物物理等5个层次,电磁生物效应最初是通过物理作用产生化学反应,继而产生后续生物反应.自由基、电磁能量和生物钙是分属于化学、物理学和生物学的3个概念,研究它们之间的关系对于认识电磁生物效应的原初作用具有意义.选择海马神经元,观察在0.1mT、0.5mT和1.0mT电磁场暴露48h,海马神经元ROS水平和胞内Ca2+浓度的变化.实验结果表明:暴露于0.1mT,0.5mT和1.0mT电磁场海马神经元的ROS水平和Ca2+浓度都比对照组有显著性提高(P<0.01).暴露于0.1mT和0.5mT电磁场的ROS水平和暴露于0.1mT电磁场的Ca2+浓度与自由基清除剂+电磁场(Trolox+EMF)组比较没有差异(P>0.05),暴露于1.0mT电磁场的ROS水平和暴露于0.5mT和1.0mT电磁场的Ca2+浓度比Trolox+EMF组有显著性提高(P<0.01).表明电磁场可以促进细胞自由基的产生,并且ROS水平与胞内Ca2+浓度有正相关性.     

物质经皮转运的唯象理论

物质经皮渗透是一个非平衡态的热力学过程,驱使物质经皮转运的动力产生了物质经皮转运的通量,文章试图用唯象理论来阐述这种关系。假设扩散池系统恒温、无化学反应：溶液为非粘性流体,双组份、局域平衡。根据Gibbs方程,建立了扩散池系统的耗散函数,导出了其质量流与质量力、体积流与体积力：实验分对照组(被动扩散)和实验组(电脉冲扩散),分别做3次并以替硝唑为模式药物。实验结果表明：(1)扩散池系统中不但存在物质的经皮渗透,而且存在溶液的体积缺失现象;(2)根据实验数据,确定唯象系数具有时变性,并且推断当时间延迟时,质量力对质量流和体积力对体积流的影响减弱;(3)溶液对流在皮肤表面产生的速度梯度可能产生体积流。结论是扩散池药物经皮渗透系统是一个非线性时变系统。     

药物经皮转运通道的网络热力学模型

阐述药物在经皮转运过程中皮肤通道导纳特性,为经皮给药技术提供理论和方法。用药物经皮转运通道的网络热力学模型建立药物浓度与渗透通量的定量关系,提出皮肤通道导纳由激活因子和失活因子控制的理论。以替硝唑为模式药物,进行被动扩散(对照组)和电脉冲增强扩散(实验组)的离体漏槽实验,结果显示皮肤通道导纳的理论线与实验值拟合较好。理论线计算的激活因子初值m0、激活因子时间常数Tm、失活因子初值‰、失活因子时间常数Th对分析皮肤通道特性有重要价值。     

海马神经元ROS和Ca2+对极低频电磁场实时响应的方法研究

现有极低频电磁场(extremely low frequency-electromagnetic fields,ELF-EMFs)生物效应的研究方法是非实时组间对照,这种方法无法排除细胞对电磁场反应个体敏感性的差异,以及实验过程中条件变化的差异.本文提出一种对同一个细胞在同一条件下的前后对照实时观察ELF-EMFs反应的方法.采用稳定域鉴别ELF-EMFs暴露前海马神经元的稳定性,在电磁场加入时刻(t=60 s)分别用0、0.09、0.38、0.76、7.33、14.78 mT的ELF-EMFs作用于海马神经元,实时记录海马神经元活性氧(reactive oxygen species,ROS)和Ca~(2+)荧光响应曲线,建立ELF-EMFs与ROS和Ca~(2+)的自相关函数.结果表明:a.在ROS暴发时间和Ca~(2+)暴发时间,ROS和Ca~(2+)荧光响应具有阶跃性,这是判断实时响应的重要标志;b. ROS和Ca~(2+)对ELF-EMFs响应时间具有延时性,并且不一致;c. ROS和Ca~(2+)对ELF-EMFs实时响应具有剂量性;d.海马神经元ROS对ELF-EMFs响应具有复杂性;e.海马神经元Ca~(2+)对电磁场响应主要是渐进稳定.当ELF-EMFs与ROS和Ca~(2+)实时响应的相关函数大于0.3可以判定具有相关性.由此得出,一种ELF-EMFs暴露下细胞ROS和胞内Ca~(2+)的实时响应方法对电磁生物效应评价是可行的.     

生物鲁棒性的研究进展

生物鲁棒性是指在受到外部扰动或内部参数摄动等不确定因素干扰时,生物系统保持其结构和功能稳定的一种特性。目前已经发现生物鲁棒性普遍存在于生物系统整体、器官、细胞、分子等各种层次,如细菌趋化、细胞周期、细胞信号通讯、基因突变、生物发育、基因网络等等。产生生物鲁棒性的作用机制主要是生物系统的反馈、冗余、模块和结构稳定等。稳定鲁棒性和品质鲁棒性是生物鲁棒性研究的两个重要命题,数学模型是生物鲁棒性研究的重要手段。认识生物鲁棒性对癌症、MDS、糖尿病等疾病的发生、发展和治疗有重要意义。丈章从上述几个方面综述了生物鲁棒性的研究进展。     

细胞-场效应管传感器及其应用

细胞膜电位是由细胞膜内外两侧离子浓度差所产生的电位差,包含静息电位和动作电位.电压钳和膜片钳是细胞膜电位检测和记录的主要技术,电压钳的电极和膜片钳的玻璃管对细胞膜有刺激,并且不能对细胞进行在线监测和记录.细胞-场效应管传感器是一种用细胞膜电位通过场效应管栅极控制漏源电流,从而感受细胞膜电位的新型器件,具有对细胞膜无刺激、在线、长时程、实时等特点,是细胞膜电位检测和记录的新技术,可广泛应用于科学研究、药物开发、医疗器械、检验检疫、环境保护、公共安全等领域.本文主要介绍这种传感器的结构、转移特性、等效电路、制备工艺以及动作电位记录、细胞生长实时监测、细胞外分泌监测、肿瘤标志物检测等方面的应用.