Биофизика взаимодействия ЭМИ с биообъектом

Насколько существенно описанные механизмы могут изменять нормальное функционирование клетки, сегодня неизвестно. В связи с этим следует подчеркнуть увеличение (почти в 2 раза) включение азотистых оснований в ДНК- клеточных ядер, и разрастания клеточной мембраны после облучения клеток ЭМП КВЧ. Зафиксирована, также значительно большая чувствительность раковых клеток к КВЧ-нагреву в сравнении с нагревом в водяной бане, что также объясняет микролокальный механизм взаимодействия ЭМП КВЧ с клеткой [33, 51].

В диапазоне ЭМП КВЧ лежат частоты вращения релаксации аминокислот, пептидов и аминокислотных остатков белков. Теоретически и экспериментально доказано, что никаких специфических эффектов, кроме тепловых, от возбуждения этих движений ЭМП ожидать нельзя, до появления напряжения поля в несколько киловольт на сантиметр. При таком напряжении наблюдаются эффекты насыщения диэлектрической проницаемости белков, что сопровождается их денатурацией.

В миллиметровом диапазоне длин волн предвидятся такие эффекты, которые индуцируются полем: вращение концевых групп аминокислотных остатков белков (-ОН, -NН₂), инверсия группы (-NН₂) и тунелирование протона в системах водных связей.

Рис. 1 Возможные молекулярные механизмы взаимодействия ЭМП с биологическими тканями на разных частотах.

Ученые высказывают предположение про возможные возбуждения колебаний в биологических макромолекулах в диапазоне частот 1011…1012 Гц, вследствие чего должны наблюдаться конформационные изменения, которые влияют на функциональные свойства макромолекул. Эти гипотезы основаны на распределении дипольных и механических свойств молекул биополимеров.

В 80-х гг. ХХ ст. было начато исследование действие излучение миллиметровых волн на биологические объекты разных уровней организации. Результатом таких исследований стало открытие частотно зависимых эффектов изменение скорости размножение клеток, их морфологических и биохимических свойств.

Тот факт, что миллиметровое излучение, которое поглощается в поверхностных слоях кожи, вызывает соответствующую реакцию клеток, указывает на непрямое действие ЭМП, которое осуществляется через промежуточные цепи. Вероятно, механизм этого эффекта имеет рефлекторный характер, впрочем, первичный механизм действия миллиметровых волн пока только обсуждается.

Следует заметить, что энергии квантов излучения КВЧ-диапазона слишком мала, чтобы заметно повлиять на структуру биополимеров. Наличие частотной зависимости биоэффектов, а также пороговых и «насыщающих» интенсивностей порядка 0,01…0,1 мВт/см2 указывает на нетепловую природу эффектов и не противоречит правомерности гипотезы про механизм биологического действия миллиметровых волн.

Биологические эффекты зависят от энергии (напряженности) электромагнитных волн. В зависимости от этого параметра различают слабые (нетепловые, низкоэнергетические, низкоинтенсивные) и сильные (тепловые) влияния. Условной границей их разделения является величина 10 мВт/см2 облучаемой поверхности. При такой напряженности излучения среднее повышение температуры тела человека не превышает 0,1 ⁰С, что на фоне целостного организма является физиологически незначительной величиной. Практически общепринятым является утверждение, что самые интересные биологические эффекты, наблюдаются при слабых воздействиях. В полной мере это касается миллиметровых волн, где низкоинтенсивные эффекты проявляется наиболее четко. Сильные тепловые воздействия называют энергетическими, а слабые, при наличии выраженного биологического эффекта - информационными. Биологические эффекты в КВЧ-диапазоне связывают с информационным характером воздействия.[41, 46].

Биологические эффекты, возникающие в результате воздействия миллиметровых волн, изучалось с использованием живых организмов, от микроорганизмов до организма человека и животных. Было так же выявлено, что биологический эффект может зависеть от частоты.

Рис. 2 Зависимость биологического эффекта от частоты воздействия.

Есть еще одна интересная особенность, которая заключается в том, что один и тот же биологический эффект проявляется во время изменения падающего напряжения в широких пределах, оставаясь в «коридоре» низких интенсивностей.

Рис. 3 Зависимость биологического эффекта от мощности воздействия.

Биологический эффект имеет пороговый характер. Энергоинформационное резонансное взаимодействие облучающего сигнала с клетками живых организмов подтверждает как регистрация биоинформационного излучения человеческого организма в миллиметровом диапазоне волн, так и непрямая регистрация на дециметровых волнах (1 ГГц) отклика на облучение миллиметрового диапазона(50…52ГГц). Важно, что непрямая регистрация на 1ГГц проявляется только при мощностях Р<1…10 мкВт, а частота отклика воды и человеческого организма совпадает.