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目的和意义微波辐射过度会对人体造成损伤,以脑和生殖系统最为敏感。在众多防护措施中,穿着防护服是最直接、有效的个体防护方法。本研究拟建立微波辐射致脑和生殖损伤的动物模型,观察不同防护服材料对微波辐射致脑和生殖损伤的防护效果,为微波防护材料的实际应用及新材料的研发奠定基础。材料和方法 二级雄性Wistar大鼠90只,随机分为假辐射组(C组)、单纯辐射组(R组)、不锈钢纤维面料防护组(B组)、银纤维面料防护组(Y组)、新型梭织面料防护组(W组)和新型针织面料防护组(N组)。采用30mW/cm~2微波辐射15min,各防护组是将大鼠置于辐射盒后再分别装入由不同防护材料制成的防护口袋(1m×1m)中,缝纫线为镀银缝纫线,口袋开口处采用镀银粘扣封口。C组是将大鼠置于辐射盒中,但不予辐射。采用镀银纤维和棉纱织造成新型梭织面料和新型针织面料,采用频谱分析仪对两种面料的屏蔽效能进行检测,采用数码印染技术对新型梭织面料小样染色。采用Morris水迷宫检测大鼠的学习和记忆能力:HPLC法检测大鼠海马组织Asp、Glu、Gly和GABA的含量;光镜和电镜观察大鼠海马和睾丸组织及超微结构的改变;WestemBlot检测海马组织SYN I的表达;比色法检测海马和睾丸组织ATP含量;放免法检测血清睾酮含量,并计数附睾精子畸形率。结果一、两种新型防护材料的研制1.屏蔽效能的检测结果:在10MHz~40GHz的辐射范围内,新型梭织面料的屏蔽效能均在52.6dB以上,即可以屏蔽掉99.99945%以上的微波辐射;新型针织面料的屏蔽效能均在40.1dB以上,即可以屏蔽掉99.99023%以上的微波辐射。2.颜色:新型梭织面料染成迷彩色,新型针织面料选用镀银纤维自身银灰色。二、两种新型防护材料对微波辐射致大鼠脑损伤的保护作用1.大鼠的学习和记忆能力的改变:辐射后6h~7h,R组和B组的平均逃避潜伏期明显延长(P<0.01或P<0.05),Y组、W组和N组的平均逃避潜伏期比R组明显缩短(P<0.01或P<0.05)。辐射后14d,W组的平均逃避潜伏期低于R组(P<0.05)。辐射后28d,各组大鼠的平均逃避潜伏期无明显差异(P>0.05)。2.大鼠海马组织氨基酸类神经递质含量的变化:辐射后7d,R组和B组的Glu/GABA水平显著升高(P<0.01或P<0.05),Y组、W组和N组的的Glu/GABA水平与C组无统计学差异(P>0.05)。辐射后14d,各组Glu/GABA水平无明显差异(P>0.05)。3.大鼠海马组织结构的改变:辐射后7d,R组大鼠海马组织结构疏松,部分神经元固缩深染,血管周间隙增宽;B组病变程度比R组稍轻;Y组、N组和W组神经元固缩深染偶见,血管周间隙增宽。辐射后14d,上述损伤均见减轻。辐射后28d,各组海马组织结构基本恢复正常。4.大鼠海马超微结构的改变:辐射后7d,R组神经元核膜和突触结构模糊,血管周间隙增宽;B组病变比R组略轻:Y组和N组超微结构接近正常:W组超微结构基本正常。三、两种新型防护材料对微波辐射致大鼠生殖系统损伤的保护作用1.大鼠血清睾酮的变化:辐射后7d,R组和B组大鼠血清睾酮水平明显降低(P<0.01),Y组、W组和N组接近C组水平:辐射后14d和28d,各组大鼠血清睾酮水平无显著性差异(P>0.05)。2.大鼠附睾精子畸形率的变化:微波辐射后14d,R组和B组大鼠附睾精子畸形率显著增加(P<0.01或P<0.05);Y组、W组和N组畸形率较低,与C组无明显差异(P>0.05)。辐射后28d,精子畸形率呈降低趋势,各组之间无统计学差异(P>0.05)。3.大鼠睾丸组织结构的改变:辐射后7d,R组大鼠睾丸组织可见生精细胞呈团块状,B组与R组相似;Y组和N组生精小管腔内可见蛋白水肿液积聚,W组睾丸组织结构基本正常。辐射后14d各组大鼠睾丸组织改变呈减轻趋势,辐射后28d基本恢复。4.大鼠睾丸超微结构的改变:辐射后7d,R组可见精原细胞线粒体结构模糊,精母细胞和部分精子细胞核膜间隙增宽,部分精子头部形态异常,间质细胞核膜模糊。B组病变程度比R组略轻。Y组、W组和N组各级生精细胞和精子形态结构基本正常。四、两种新型防护材料对微波辐射损伤的保护作用机制1.大鼠海马和睾丸组织ATP含量的改变:辐射后7d,R组和B组大鼠海马和睾丸组织ATP含量明显降低(P<0.01),Y组、W组和N组ATP含量未见明显降低(P>0.05);辐射后14d各组大鼠海马和睾丸组织的ATP含量无明显差异(P>0.05)。2.大鼠海马组织SYN I表达的改变:辐射后7d,R组和B组大鼠海马组织SYN I表达明显减少(P<0.01),Y组、W组和N组SYN I的表达下降不明显(P>0.05);辐射后14d和28d,各组大鼠海马组织SYN I的表达无明显改变。结论一、研制了两种新型微波防护材料,在10MHz~40GHz微波辐射范围内,新型梭织面料屏蔽效能≥52.6dB;新型针织面料屏蔽效能≥40.1dB。二、30mW/cm2微波辐射可致大鼠脑和睾丸损伤,表现为:大鼠空间学习和记忆能力下降、海马组织氨基酸神经递质代谢紊乱、海马组织神经元固缩和突触结构损伤;血清睾酮下降、附睾精子畸形率增高、睾丸生精细胞和精子损伤。三、不同类型的防护材料对微波辐射引起的脑和生殖损伤均有一定的保护作用,其中新型梭织面料的防护效果最好,银纤维面料和新型针织面料仅次于新型梭织面料,不锈钢纤维面料防护效果不明显。四、30mW/cm~2微波辐射可使大鼠脑组织SYN I表达降低,并使脑和睾丸组织中ATP含量降低,不同类型的防护材料均可拮抗微波辐射引起的上述改变,尤以新型梭织面料最为显著。五、不同类型的材料的防护效果是通过拮抗微波辐射所致大鼠脑组织SYN I表达和ATP含量降低来实现的。