随着人们饮食观念的变化, 家用微波炉因具有快速、方便的特点, 逐渐进入寻常百姓家, 且有不断增长的趋势^[1]。随着无线电、电子事业的迅速发展, 微波技术广泛应用于通信、广播、电视、医疗卫生、食品加工及家用微波炉等, 由这些设备所发出的电磁波辐射对人体潜在的慢性影响, 愈来愈引起国内外广大学者的关注。

能量泄露是微波炉向腔外产生辐射的主要原因。而能量泄露的一个主要原因是微波炉外围的接缝(如箱板之间以及箱板和控制按钮之间的接口处等), 其可能在某些频段对AM和FM调制波充当裂缝天线的作用。辐射发射不是常数, 而是时间的函数, 并且各个方向辐射值不同^[1]。前些年就有使用微波炉会有微波泄漏不利健康的声音出现, 但经过有关方面的测试, 证实微波炉的微波泄漏量根本不足以危害人体, 并且认为微波炉的生产是有严格的技术规范, 是不会对人体产生危害的。到目前为止, 微波炉辐射对人体健康的影响仍莫衷一是。本实验应用Mark 145细胞的生长状况探讨微波炉微波泄露对细胞生长的影响。

1 材料与方法 1.1 试剂及材料

胰蛋白酶; D-Hanks液; 0.25%胰蛋白酶溶液; RPMI-1640培养基; Mark145细胞。

1.2 实验设备

美的KD 25B-A微波炉; Nikon 4500数码相机。

1.3 Mark 145细胞悬液的准备

选取生长良好的Mark 145细胞一瓶, 于超净工作台倒掉瓶中的旧培养液, 加入2 ~ 3ml的D -Hanks液, 轻轻震荡漂洗细胞一次, 以除去悬浮在细胞表面的碎片; 加入1ml0.25%胰蛋白酶消化液, 37℃下消化2 ~ 3min, 在倒置显微镜下观察细胞, 待细胞单层中出现噬斑样空隙时, 倒去胰蛋白酶消化液; 用Hank液清洗一次, 加入10ml培养液, 反复吹打细胞, 使其成细胞悬液, 将细胞悬液分装两个细胞瓶中。补加新鲜的RPMI-1640培养基至每瓶10 ~ 15ml, 盖好瓶塞备用。

1.4 辐射实验

微波炉工作15min休息5min作为一个循环。用记号笔在细胞瓶上作好标记。将标记为对照的装有5ml Mark 145细胞悬液的细胞瓶放于辐射隔离装置中, 不作微波处理。将其他的细胞瓶按标记分别放于距离美的KD25B-A微波炉10 cm处和20cm处的门前面和侧面。对这四组细胞各取一半, 分别作三个循环和四个循环的辐射, 辐射总时间分别为45min和60min。辐射结束后在细胞瓶中补充10ml新鲜RPMI -1640培养基, 放入37℃的CO₂培养箱培养3 d。然后在倒置显微镜下观察细胞的生长情况, 并比较不同细胞瓶中细胞的形状及数量变化, 用Nikon 4 500数码相机对准目镜给细胞照相, 照完后放入37 ℃的CO₂培养箱继续培养3d, 然后再次在倒置显微镜下观察细胞的生长情况, 并比较不同细胞瓶中细胞的形状及数量变化, 并拍照。

2 结果 2.1 经微波炉泄露辐射处理的Mark 145细胞培养3d后的结果

根据实验方法1.3和1.4进行实验, 将标记为对照的装有5ml Mark 145细胞悬液的细胞瓶放于辐射隔离装置中, 不作微波处理。将其他的装有细胞悬液的细胞瓶按标记分别放于距离微波炉10cm和20 cm处。开启微波炉, 待三个循环结束后将标记为三个循环的细胞瓶拿开放于辐射隔离装置中。继续进行试验, 待四个循环结束后关闭微波炉, 在超净工作台上补加10 ml新鲜的RPMI-1640培养基后, 将细胞瓶放于37 ℃的CO₂培养箱培养。培养3天, 结果如图 1所示。

从图 1可知, 作为对照的细胞也就是没有经过微波炉辐射的细胞经过3d的培养后, 生长良好, 细胞形状清晰可见, 而且很少有死细胞。但是在距离微波炉10 cm处, 经过三个循环的微波炉辐射后的细胞经过3d的培养后, 已有明显的死细胞, 且细胞数量比对照的数量明显增多, 细胞形状变圆, 边界模糊不清。距离微波炉10cm处, 经过四个循环辐射的细胞培养3d后, 细胞的数量与三个循环的相比明显减少。观察距离微波炉20cm微波炉处理三个循环的细胞生长情况, 可以清晰地看出有大量漂浮的成团的死细胞。在距微波炉20cm处被辐射了四个循环的细胞经过3 d的培养后, 则出现了大团大团的死细胞, 几乎没有活细胞。

从以上分析可以看出, 辐射的时间越长, 细胞死亡的数量越多。距离微波炉20cm经过辐射后的细胞死亡现象比距离微波炉10cm处的更明显, 说明20cm处的电磁波比10cm处的电磁波强, 对Mark 145细胞的危害大。

2.2 经微波炉泄露辐射处理的Mark 145细胞培养6d后的结果

经电磁炉泄露辐射处理的Mark 145细胞在37℃的CO₂培养箱继续培养6 d后, 结果如图 2所示。

从图 2可以看出, 作为对照的细胞在经过6 d的培养后, 也已经出现了一些漂浮的死细胞, 并且活细胞的数量明显减少。距离微波炉10 cm处, 经过三个循环的微波炉辐射后的细胞经过6d的培养后, 与对照相比, 漂浮的死细胞聚集成团, 与三天前的细胞相比贴壁细胞变大。距离微波炉10cm处, 经过四个循环的微波炉辐射后的细胞经过6d的培养后, 几乎都成了漂浮的死细胞。距离微波炉20cm处, 经过三个循环的微波炉辐射后的细胞经过6d的培养后, 活细胞反而增多。经过四个循环微波炉辐射后的细胞, 经过6d培养后与10cm处经过四个循环辐射的细胞相比, 死细胞有减少的趋势。

实验结果说明随着培养时间的延长, 微波辐射对细胞的致死作用越来越明显。与2.1的结果相比, 可以看出微波炉10cm处的泄露微波对细胞的辐射作用具有潜在的长期的影响, 而距离微波炉20 cm处对细胞的辐射影响则是直接的, 即时的。

3 讨论

本研究通过实验来测定微波炉辐射对机体细胞生长的影响, 基于单细胞结构简单, 它的生长调控机制以及修复机制都相对比较低, 所以本实验选择Mark 145单细胞作为研究对象, 易于观察到微波辐射对细胞生长的影响。

通常人们在使用微波炉时距微波炉大约是10 ~ 20cm之间, 并且都站在微波炉门前。因此, 本实验选取了距微波炉10 cm和20cm处来测定它的辐射, 并且将细胞放于微波炉的门前, 同时也将细胞放于微波炉的侧面以作比较。除此之外, 人们使用微波炉都是间断性的, 所以本实验中设定微波炉工作15 min休息5min为一个循环, 并且分别测定微波炉辐射3个循环和4个循环对细胞生长的影响。

人体是一个非常复杂的体系, 它有一个很好的自我调控机制, 所以微波炉辐射对于人体的影响可能没有如此剧烈。但是由于设计、制造的原因微波炉有很多存在微波能量泄露的可能, 主要表现在炉门关闭不严, 排湿孔开的不合理等, 致使微波能量泄露。通过测试可知:某些微波炉近区(0.3 ~ 0.5 m)辐射场强, 能量高达1 000μW/cm²至几百微瓦/μW/cm^{2 [2]}。长期在微波炉的超标辐射作用下, 可以使敏感人群身体健康受到威胁, 主要表现在引起中枢神经系统、视觉系统、内分泌系统等机能障碍^[3]。而且人们使用微波炉都是长时期的使用, 即人们每次使用微波炉的时间即使不长, 但使用的频率可能会很高。尤其那些工作比较繁忙, 很少有时间能好好做饭的人, 就会更多地使用微波炉, 享受它带来的便利之处。因此尽管实验结论得出微波炉辐射对Mr k 145细胞的生长有明显的致死性影响, 但要禁止使用微波炉也是不现实的。因此我们要正确地使用微波炉, 严格按照说明书进行操作, 并且在微波炉处于工作状态时要尽量远离微波炉, 尽量将微波炉对人体的辐射减至最低。

由于实验限制, 本实验观察到的结果仅是受微波辐射后Mrk 145细胞生长状态的外观表现, 其内部结构的变化有待进一步研究。为正确指导使用微波炉, 距微波炉不同距离处的微波对细胞的影响也有待深入研究。