高功率脉冲微波和电磁脉冲辐照对心肌细胞膜电穿孔效应及机理的研究

电磁辐射可造成人体多器官系统的损伤。对其损伤的病理机制至今尚未完全阐明。心脏是电磁辐射损伤的敏感器官之一。本实验拟通过研究HPPM和EMP对心肌细胞的影响,探讨电磁辐射致伤的关键机制,解释脉冲电磁场致心肌细胞损伤的发展规律。本实验采用HPPM和EMP辐照原代培养心肌细胞的方法,用原子力显微镜、激光扫描共聚焦显微镜、流式细胞仪和全自动生化检测仪等多种实验手段,检测辐照对细胞膜形态、结构和功能的影响。结果发现HPPM和EMP辐照后,心肌细胞搏动减慢,形态异常,活力下降,凋亡和坏死率明显增加。细胞膜出现数量不等、大小不一的电穿孔,细胞膜通透性丧失,结构破坏,细胞培养液中Na+、K+、Ca2+、Cl-、Mg2+、Ca2+和无机磷离子浓度显著升高(P<0.01),细胞内Ca2+浓度显著降低(P<0.01)。结果提示心肌细胞是电磁辐射损伤的敏感细胞,脉冲电磁场可致心肌细胞膜电穿孔,细胞形态、结构和功能均受到严重损伤。电穿孔效应是解释电磁辐射非热效应的关键机制之一。电穿孔导致的细胞膜通透性和膜结构改变存在一定发展规律。

电磁脉冲辐照对培养大鼠垂体细胞上清中LDH、AST、CHE、K^+和Na^+的影响

对Wistar大鼠垂体细胞在6孔板中进行原代培养,在培养第4天时,用高场强EMP模拟源（场强为6×104V/m,脉冲上升时间为20ns,脉宽为30μs）,2min内辐照5次。并于辐照后0（即刻）、1、6、12和24h应用中生公司生化检测试剂盒测定培养上清中LDH、AST、CHE、K+、Na+浓度,探讨电磁脉冲对垂体细胞损伤的机制。结果表明,电磁脉冲辐照后即刻就可引起培养上清LDH和CHE明显升高;辐照后1和6h培养上清中LDH、AST、CHE、和K+明显升高;辐照后12h培养上清中LDH、AST和K+明显升高;辐照后24h所有上述指标基本恢复。结果提示,电磁脉冲辐照后可引起大鼠垂体细胞膜的损伤。

电磁脉冲辐照对培养大鼠海马神经元细胞内培养上清LDH及培养上清液中CHE、K^+、Na^+浓度的影响

目的:利用测定电磁脉冲辐照原代培养海马脑神经细胞前后细胞内LDH和培养上清液中LDH、CHE、K+、Na+浓度及与时间的关系,探讨电磁脉冲对海马神经细胞损伤的机制。材料和方法:将新生的Wistar(24小时内)乳鼠断头,解剖镜下剔除脑膜、血管,分离出海马组织,将消化洗涤后的海马神经细胞稀释成1×106个/ml浓度的细胞悬液;然后以2ml/皿的量,将细胞悬液种植到35mm培养皿中,放入37℃、5%CO2-95%空气条件下培养。在培养12～14天时,高场强EMP模拟源(有界波模拟源),场强为6×104V/m,脉冲上升时间为20ns,脉宽为30μs,频率包含0～100MHz。以2.5次/分,辐照2分钟。并于辐照后0h(即刻)、1h、6h、12h和24h应用中生公司生化检测试剂盒测定细胞内和培养上清中LDH及培养上清液中CHE、K+、Na+浓度。结果:电磁脉冲辐照后即刻就可引起培养上清LDH明显升高;辐照后1h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH、CHE、和K+明显升高;辐照后6h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH、CHE、K+和Na+明显升高;辐照后12h细胞内LDH明显降低,培养上清中CHE、K+和Na+明显升高;辐照后24h所有上述指标基本恢复。结论:电磁脉冲辐照后可损伤大鼠海马神经元细胞膜,表现为膜通透性升高或膜穿孔。

电磁脉冲辐照后小鼠听性脑干反应阈值的变化

目的研究电磁脉冲(EMP)辐照动物后听性脑干反应(ABR)阈值变化。方法2级雄性昆明小鼠35只,随机分为EMP组30只,于辐照前3天和辐照后6小时、1天、3天、7天、14天及28天测定ABR阈值;假照射正常对照组5只,于上述时间同时测定ABR阈值。结果EMP辐照后,随时间的增加出现听力下降的动物耳数有上升趋势。辐照后6小时至3天有10-30%的动物耳开始出现听力下降,14天和28天则分别为50%和接近60%,其中28天时有显著性差别(P<0郾05);EMP组ABR阈值于辐照后6小时至28天持续高于对照组和照前,尤其28天有显著性差别(P<0郾01)。结论本实验条件下的上述结果表明,听性脑干反应阈值对于EMP具有一定的敏感性。

电磁脉冲辐照对培养的大鼠下丘脑神经细胞内外LDH、AST、CHE、K^+和Na^+的影响

为探讨电磁脉冲对下丘脑神经细胞损伤的机制,测定了电磁脉冲辐照培养下丘脑神经细胞前后细胞内LDH和培养上清中LDH、AST、CHE、K+、Na+浓度及与时间的关系。对新生的Wistar乳鼠下丘脑神经细胞在6孔板中进行原代培养,在培养14天时,用高场强EMP模拟源(场强为6×104V/m,脉冲上升时间为20ns,脉宽为30滋s,主要频率成分为0—100MHz),以脉冲重复频率为2.5次/min,辐照2min。并于辐照后0h(即刻)、1h、6h、12h和24h应用生化检测试剂盒测定细胞内和培养上清中LDH及培养上清中AST、CHE、K+、Na+浓度。结果表明,电磁脉冲辐照后即刻就可引起培养上清LDH、AST明显升高;辐照后1h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH、AST、CHE、和K+明显升高;辐照后6h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH、AST、CHE、K+和Na+明显升高;辐照后12h细胞内LDH明显降低,培养上清中CHE、K+和Na+明显升高;辐照后24h上述所有指标基本恢复。由此可以认为,电磁脉冲辐照后可引起下丘脑神经元细胞膜的损伤。

一种弹载卫星定位导航装置电磁脉冲防护设计技术

针对弹载卫星定位导航装置接收机面临的强电磁脉冲环境威胁,研究了一种电磁脉冲防护技术,开发了大电流泄放、瞬态限幅、带通滤波及微带线的综合防护电路,开展了雷电注入和电磁脉冲辐照试验。试验结果表明,该设计提高了弹载卫星导航装置抗雷击和强电磁脉冲干扰的能力。

电磁脉冲辐射后小鼠免疫器官损伤的病理研究

目的：研究电磁脉冲(EMP)照射后小鼠脾脏和胸腺的组织病理变化。方法：198只小鼠经6×10^4V／m电磁脉冲辐照后6h、1d、3d、7d、14d、28d、3个月、6个月、9个月和12个月共10个时相点活杀取脾脏和胸腺，分别应用光镜和电镜进行组织学和超微结构观察。结果：电磁脉冲辐照后早期：脾脏脾小体结构不清，体积缩小，生发中心不明显；淋巴细胞核固缩、崩解；红髓中巨噬细胞增多，血窦扩张、充血明显。照后中期：脾脏红髓纤维化；胸腺皮质细胞变性坏死，髓质内可见灶状出血，出血灶周围细胞核固缩。照后后期：脾脏出现“假小叶”状纤维化，胸腺皮质变薄，髓质变宽，皮髓质比例倒置，髓质内纤维组织增生甚至纤维。照后晚期：脾脏被膜增厚，胸腺出现萎缩，脾脏和胸腺中的淋巴细胞均有所恢复。在透射电镜下，脾脏和胸腺内淋巴细胞均出现典型的凋亡图像。结论：电磁脉冲辐照后脾脏和胸腺发生明显损伤，脾脏损伤更为严重和迅速，其病变具有进行性、阶段性及缓慢恢复性特点，表明免疫系统器官为EMP辐照敏感组织之一。

用频设备内部线缆辐照响应特性研究

在用频设备内部大量存在着连接各子系统及外部系统的线缆。在外部电磁干扰环境中,其电磁能量可能穿透设备壳体耦合到设备内部,从而在设备内部的连接线缆上产生耦合电压致使设备工作性能受损。针对这一问题,文中结合时域有限差分法仿真计算,对机箱外壳及内部环境简要建模后,在箱体中设置单线、双绞线以及同轴线,并在机箱外部设置强电磁脉冲以研究机箱在强辐射干扰下线缆的耦合特性。结果表明,双绞线的耦合电压相对较大,单线次之,两者峰值较为接近。同轴线由于存在屏蔽层,其耦合电压远小于双绞线和单线。