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生物医学光学快速研究详细研究如何破坏皮肤组织的太赫兹脉冲同时增加肿瘤抑制蛋白质太赫兹(THz)辐射,一片占据微波和红外光之间中间地带的电磁波谱,正迅速发现其重要用途医学诊断,安全和科学研究随着科学家和工程师发现这种形式的辐射的实际应用越来越多,关于其潜在的人类健康风险的问题持续存在对实验室培养的人类皮肤进行的新研究表明,THz辐射短而强大的爆发可能都是引起DNA损伤并增加蛋白质的产生,帮助身体抵抗癌症这项研究结果是阿尔伯塔大学物理学家与加拿大莱斯布里奇大学分子生物学家合作的成果,今天发表在光学学会(OSA)开放获取期刊Biomedical Optics Express“虽然这些研究强THz脉冲的生物效应才刚刚开始,“艾伯塔大学和研究团队成员Lyubov Titova表示,”强烈的太赫兹脉冲可以诱导DNA损伤而且还可以诱导人类的DNA修复机制

皮肤组织表明需要对可能的治疗应用评估强THz脉冲“THz光子,就像它们在微波范围内的较长波长表兄弟一样,不足以打破细胞核中DNA结合在一起的化学键这些波,然而,有正确的频率来激活水分子,使它们振动并产生热量,这就是为什么微波炉在烹饪食物方面非常有效的原因因此,人们认为与热相关的伤害是THz带来的主要风险

然而,最近的理论研究表明,皮秒(万亿分之一秒)的强THz脉冲可能直接影响D NA通过放大将两条DNA结合在一起的氢键的自然振动(所谓的“呼吸”模式)结果,DNA链中的“气泡”或开口可以形成根据研究人员的说法,这提出了一个问题:“强烈的THz脉冲是否会破坏DNA结构的稳定性,足以导致DNA链断裂

”如早期动物细胞培养研究所示,太赫兹暴露确实会影响特定条件下的生物功能,如高功率和长时间暴露

然而,动物研究与可以得出的关于人类健康的结论之间的差距在第一次研究中,加拿大研究人员将实验室培养的人体皮肤组织暴露于强烈的太赫兹电磁辐射脉冲,并通过化学物质检测到DNA损伤的迹象被称为磷酸化H2AX的标记同时,他们观察到THz脉冲诱导的多肿瘤抑制因子和细胞周期调节水平的增加促进DNA修复的tory蛋白质这可能表明,皮下THz脉冲暴露引起的人体皮肤DNA损伤可以快速有效地修复,从而最大限度地降低致癌风险

研究人员使用由正常人源表皮制成的皮肤组织模型和真皮细胞这种组织能够进行有丝分裂(细胞分裂)并具有代谢活性,从而为评估高强度THz脉冲暴露对人体皮肤的影响提供了一个合适的平台

对于他们的研究,Titova和她的同事暴露了皮肤组织太赫兹太赫兹辐射水平远高于目前实际应用中通常使用的水平

他们随后研究了样品中是否存在磷酸化H2AX,这标志着DNA双链断裂位点并吸引细胞DNA修复机制它“暴露于强THz脉冲的组织中磷酸化H2AX的量增加与不同对照的对照表明DNA双链断裂确实是由强烈的THz脉冲诱导的,“观察到Titova一旦发生DNA断裂,如果不修复它们最终会导致肿瘤”这个过程,“她继续说,”非常缓慢,细胞进化很多识别损伤的机制,暂停细胞周期以便修复损伤的时间,以及 - 如果修复不成功 - 通过诱导细胞凋亡或受影响细胞的程序性细胞死亡来防止损伤累积“研究人员证实,这些细胞修复机制是通过检测多种蛋白质的存在而发生的,这些蛋白质在DNA修复中起着至关重要的作用,包括蛋白质p53(通常被称为”基因组的守护者“); p21,用于阻止细胞分裂,以便有时间进行修复;蛋白质Ku70,有助于重新连接断裂的DNA链;具有已知肿瘤抑制作用的其他几种重要细胞蛋白这些观察结果表明,暴露于强THz脉冲会激活修复DNA损伤的细胞机制

然而,研究人员指出,对暴露的长期影响做出预测还为时尚早

在我们的研究中,我们只观察了一个时刻 - 暴露后30分钟,“Titova说:”在未来,我们计划研究所有观察到的效果如何随着暴露后的时间而变化,这应该可以让我们确定任何诱导的速度损害得到修复“加拿大研究人员希望探索强烈太赫兹辐射暴露的潜在治疗效果,看看强烈的太赫兹脉冲定向治疗是否可以成为抗击癌症的新工具 - 网上: