[发明专利]利用MFC评价电磁辐射对生物体能量代谢影响的方法

说明书

本发明属于微生物燃料电池领域，涉及一种利用MFC评价电磁辐射对生物体能量代谢影响的方法。其依据是：电子传递链是生物细胞能量代谢的重要组成部分；微生物燃料电池可实时记录电活性微生物电子传递链上的电流；电磁场强度与微生物燃料电池所产电流的波动幅度呈线性对应关系。其步骤如下：构建微生物燃料电池；采集同一微生物燃料电池在不同强度电磁场作用下的电流强度；以同一处理组电流的标准偏差代表电流的波动幅度，构建电磁场强度‑电流波幅标准曲线；该标准曲线用于指示电磁辐射对生物体能量代谢的影响。该方法实现了电磁辐射对生物体健康影响，尤其在能量代谢方面的量化分析，评价结果准确、可靠。

技术领域

本发明属于微生物燃料电池领域，具体涉及一种利用MFC评价电磁辐射对生物体能量代谢影响的方法。

背景技术

电磁场以一定速度在空间里传播的过程就是电磁辐射。电磁辐射是一个客观存在，作为一种能量流，人类无法直接感受到，但它却无时不在、无处不在。当电磁辐射强度超过环保规定标准，就会产生负面效应，引起人体的不同病变和危害，这部分超过标准的电磁场强度的辐射叫电磁辐射污染。与化学性污染、生物性污染不同，电磁辐射污染是能量的污染，在环境中不会有残余物质产生。

自Wertheimer和Leeper首次报道交变电磁场与儿童白血病的发生有关以来（1979），电磁辐射对人体健康的影响已引起公众的广泛关注。Cicekcibasi等报道，1～4 μT电磁场处理可使小鼠体重增加（Cicekcibasi et al., 2008），表明电磁场可能会诱发肥胖症；Inhan-Garip等报道，50 Hz、0.5 mT电磁场可影响细菌染色体的分裂（Inhan-Garip etal., 2011）。总之，从微生物到高等动物，均有受电磁场影响的报道。

通过检测电磁场对线粒体膜电势（Iorio et al. 2011）、细胞ATP含量（Destefanis et al. 2015; Shi et al. 2015）、蛋白表达（Destefanis et al. 2015）、代谢物水平（Shi et al. 2015）等的影响表明，电磁场可影响生物体的能量代谢。然而，迄今为止，尚未发现可用于指示电磁场对生物体能量代谢影响的生物标志物。主要原因在于以上研究在开展时需要对细胞进行裂解，因而实验结果不能实时反映电磁场对生物体能量代谢的影响。此外，由于实验条件（如电磁场强度）、实验方法以及实验标准的不统一，使得一些实验重现性低，导致实验结果的可靠性和可信性备受质疑。一个理想的反映生物体能量代谢状况的生物标志物应该存在于所有的生物细胞内，均与能量代谢相关，且能实时灵敏的反映电磁场对生物体的影响。本发明利用微生物燃料电池（MFC）能实时检测微生物代谢所产生的电流，且该电流在不同的电磁场条件下有不同程度的波动；利用MFC电流波动与电磁场强度成线性关系的原理评价电磁场对生物体能量代谢的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用MFC评价电磁辐射对生物体能量代谢影响的方法，该方法简单、灵敏、快速、稳定。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，其步骤包括：

（1）菌株培养：挑取单菌落至液体培养基中，培养10~18 h，离心收集菌体，用0.5mL，pH 7.0的PBS缓冲液重悬，制得MFC接种液；

（2）MFC构建：MFC装置由两个100 mL的玻璃瓶连接构成，阳极电极为碳板，阴极电极为碳毡，中间用阳离子交换膜隔开，两个电极通过连接外电阻形成闭合回路，MFC接种液接种于阳极室，用于提供电子，阴极利用空气中的氧气接收电子；

（3）电流采集：将MFC放置于在电磁场实验装置中，当MFC所产电流升至0.2-0.5 mA时，开启电磁场，并利用数据采集装置记录MFC所产生的电流；

（4）标准曲线制作：利用Excel 2010计算不同强度电磁场处理条件下微生物代谢电流的标准偏差，以标准偏差数值代表电流的波幅，利用origin 8.0绘制电磁场强度-电流波幅标准曲线，利用线性拟合原理建立拟合公式。