С магнитными полями в своей повседневной жизни мы встречаемся постоянно. Представители разных наук учитывают магнитные поля в своих исследованиях. Долгое время считалось, что на биологические объекты магнитные поля не оказывают влияния. Однако собранные к настоящему времени факты заставили ученых пересмотреть этот вывод.
Магнитные свойства тканей организма
Ткани в организме человека, в основном, имеют свойства диамагнетиков, так же как и вода.
Диамагнетиками называют вещества, магнитная проницаемость которых меньше единицы ($\mu$
$\vec I=\kappa \vec H$,
где $\vec H$ - напряженность внешнего магнитного поля. Частицы диамагнетика в вакууме в неоднородном магнитном поле выталкиваются из поля.
Диамагнетики намагничиваются слабо.
В теле человека имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы.
У парамагнитных веществ магнитная проницаемость больше единицы, следовательно, магнитная восприимчивость положительна.
Если тело находится в среде, которая сама может намагничиваться, то силы, действующие на него, зависят не только от намагничивания тела, но и от намагничивания окружающего вещества. Так, если парамагнетик поместить в парамагнитное вещество, магнитная восприимчивость которого больше, чем у тела, тогда тело ведет себя как диамагнетик.
Физические основы магнитобиологии
Магнитобиология – синтетическая область знания, в которую входят знания разных наук от физики до медицины. Ядро науки находится в области биофизики.
Биотоки, которые возникают в организме, служат источниками слабых магнитных полей. Иногда магнитную индукцию таких полей можно измерить. На основе регистрации зависимости индукции магнитного поля сердца, от времени создан диагностический метод, названный магнитокардиографией.
Магнитная индукция пропорциональна силе тока, сила тока по закону Ома пропорциональна напряжению (биопотенциал), получается, что магнитокардиограмма является аналогичной электрокардиограмме. Но магнитокардиография - это бесконтактный метод, так как магнитное поле может быть зарегистрировано на расстоянии от источника поля, которым является биологический объект. Развитие методов магнитокардиографии связано с техническими возможностями измерения слабых магнитных полей.
Магнитное поле может воздействовать на биологические организмы, находящиеся в нем. Данное воздействие рассматривает раздел биофизики, который называют магнитобиологией.
В магнитном поле:
- Возможны морфологические изменения у животных и растений.
- Изменяются функции нервных клеток.
- Могут изменяться характеристики крови.
- Изменяется плотность и скорость заживления костей.
- Нарушается баланс важных гормонов.
- Изменяются способности иммунной системы противостоять болезням.
- Изменяются темпы роста и чувствительности раковых клеток к химическим препаратам.
- Изменяется ритм сердца.
Первичными во всех трансформациях являются физические и физико – химические процессы. Этими процессами могут быть:
- ориентация молекул;
- изменение концентрации молекул и ионов в неоднородных магнитных полях;
- воздействие силы Лоренца на ионы;
- эффект Холла и др.
Вопрос о природе воздействия магнитного поля на биологические организмы в настоящее время изучается.
Имеется как потенциальная польза от магнитных полей, так и возможны вредные последствия для здоровья. Понимание механизмов биологического действия магнитных полей может увеличить выгоду от пользы и уменьшить опасность.
Специальных биологических магниторецепторов, кроме частиц биомагнетита в некоторых бактериях, в природе нет. Поэтому важно понять, каков путь трансформации сигнала магнитного поля в отклик биологической системы. Магнитное поле низкой частоты почти безо всяких проблем проникает в живую ткань.
Магнитное поле оказывает действие на все частицы ткани, но не все из их вовлекаются в процесс передачи информации о магнитном поле на биологический уровень.
Первичные процессы взаимодействия магнитного поля и частиц материи – это чисто физические процессы.
Заряженные частицы живых организмов, участвующих в биофизических и биохимических процессах, магнитные моменты атомов и молекул служат посредниками в передаче сигналов магнитного поля на следующий биохимический уровень.
Тонкая регуляция активности белков, которая реализуется биофизическими механизмами при участии магниточувствительных интермедиатов, ведет к смещению процессов метаболизма. С этого уровня можно видеть результаты действия магнитного поля по изменению концентраций продуктов метаболизма.
