打破技术垄断，施一公团队最新发文

近日，施一公院士团队在《Bioelectrochemistry》期刊发表了题为“A microfabricated lab-on-chip with three-dimensional electrodes for microscopic observation of bioelectromagnetic effects of cells”的研究论文。研究发现细胞生长受到 10 kHz 电磁信号的影响，24小时低频电磁刺激明显改变了细胞的生长状态。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1567539423001913

研究背景

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人类日常生活的环境中充斥着手机、基站和无线路由器等电子仪器发出的人工电磁（EM） 信号。19世纪50年代以来，人工电磁信号的功率通量密度急剧增长，已达到自然水平的10倍，这引起了人们对此类电磁信号对公众健康副作用风险的日益关注[1]。因此，这种电磁信号的生物学效应已被深入研究和报道，其中有令人信服的证据表明，超出可见光波段的电磁辐射可导致动物的行为、和病理改变。然而，这些电磁信号的生物效应机制仍然知之甚少，还有待研究。

研究进展

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研究团队提出了一种微制造的具有三维叉指电极的低频电磁刺激片上实验室用于用显微镜观察细胞系。他们首先通过仿真估计了各频率下电极间的场强，数据显示在10 Vpp, 10 kHz输入信号的培养基中，电场强度达到4.45 Vrms/m，该试验台的适用频率范围上限为3mhz。 

仿真实验结果表明该原型适用于细胞系的长期显微镜观察，可以用来研究电磁对生物结构的影响。使用所提出的原型进行有和没有电磁刺激的 24 小时细胞培养实验表明，细胞生长明显受到 10 kHz 电磁信号的影响。 

接下来，研究人员使用所提出的芯片上实验室系统对粘附细胞HEK293T进行10kHz的24小时连续电磁刺激，以寻找感兴趣频带的电磁信号的可能生物效应。通过在有和没有特定电磁刺激的情况下孵育24小时后对细胞的显微镜观察，他们在电磁刺激的样品中观察到了大量的细胞片段，但在没有电磁刺激的样本中没有观察到，细胞的碎裂可能与细胞死亡过程有关，如凋亡、焦下垂等。 

这些结果表明，细胞增殖和生长在某种程度上受到10kHz 电磁信号的影响，说明一定存在对电磁刺激有反应的特定途径，生物系统可以在整个进化过程中对自然环境中长期存在的电磁信号做出反应。 值得注意的是，电脑、手机的辐射频也包含了10kHz频段，因此，适当控制电脑或手机使用时长还是很有必要的。

研究结论

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在这项工作中，研究人员开发了一种生物相容性微尺度测试台，用于同时对细胞进行显微镜观察和低频电镜刺激。该测试台被设计为超薄玻璃基板上的3D叉指电极。使用近似模型估计包含细胞的EM场测试台的强度，然后批量制造设备并将其组装到培养皿中。最后，基于完全组装的原型进行生物电镜实验，孵育后通过显微镜观察细胞系。

试验台的制作流程及其原型机

总的来说，提出了一种微型制造的具有三维指间电极的低频电磁刺激芯片实验台，用于在显微镜下观察细胞系。在这一试验台上进行24小时的细胞恒温培养，未观察到细胞有明显缺陷，验证了该原型机对细胞系的生物相容性。此外，在施加10 kHz的电磁信号的过程中，该设备保持了温度稳定性，电磁热效应可以忽略不计。而通过比较有和没有电磁刺激条件下的培养细胞，发现电磁信号可以影响细胞生长，而且可以排除电磁热效应带来的影响。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1567539423001913

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。