Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Interactions between 60-GHz millimeter waves and artificial biological membranes: dependence on radiation parameters. med./bio.

[Wechselwirkungen zwischen 60 GHz-Millimeterwellen und künstlichen biologischen Membranen: Abhängigkeit von Befeldungsparametern].

Veröffentlicht in: IEEE Trans Microw Theory Tech 2006; 54 (6): 2534-2542

Ziel der Studie (lt. Autor)

Die Studie untersuchte den möglichen Einfluss von 60 GHz-Millimeterwellen auf die physikalischen Eigenschaften von Phospholipid-Schichten in künstlichen Modellen von biologischen Membranen.

Hintergrund/weitere Details

Zwei Phospholipid-Hauptkomponenten von biologischen Membranen wurden verwendet: Dipalmitoylphosphatidycholin (DPPC) und Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC). Die Wirkung verschiedener Befeldungs-Parameter (z.B. Leistungsflussdichte, magnetische Feldstärke) wurde analysiert.
Im ersten Teil der Studie wurde die Wirkung von Millimeterwellen auf den Oberflächendruck von Phospholipid-Monolayern untersucht. Im zweiten Teil wurde die Verteilung von Mikrodomänen in gemischten Phospholipid-Monplayern analysiert. Mikrodomänen stellen eine funktionelle Spezialisierung verschiedener Membranregionen dar und spielen eine wichtige Rolle bei Membran-Wechselwirkungen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 60 GHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 h
Exposition 2: 60 GHz
Modulationsart: AM
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 h
Exposition 3: 60 GHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: intermittierend 1 h an - 1 h aus während 7 h
Exposition 4: 60 GHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: kontinuierlich für 3 h
Exposition 5: 60 GHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 h

Allgemeine Informationen

For exposures 1 - 4 dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) membranes in the liquid-condensed (LC) phase with an average superficial pressure of 28.5-32 mN/m were used. In exposure 5 a biphase DPPC monolayer was studied with an initial superficial pressure of 18.2 mN/m. Under normal environmental conditions, this value corresponds to liquid condensed/liquid-expanded (LC/LE) phase separation in DPPC monolayers.

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 GHz
Typ
Charakteristik
Polarisation
  • zirkular
Expositionsdauer kontinuierlich für 5 h
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • Hornantenne
  • conical, aperture 23.8 mm, max. isotropic gain 20.4 dB
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 82,4 V/m Maximum berechnet - bei 50 mW Eingangsleistung
Leistungsflussdichte 0,9 mW/cm² Maximum berechnet - für 50 mW Eingangsleistung
magnetische Feldstärke 0,219 A/m Maximum berechnet - für 50 mW Eingangsleistung
Leistungsflussdichte 0,009 mW/cm² Maximum berechnet - für 0,5 mW Eingangsleistung
elektrische Feldstärke 8,2 V/m Maximum berechnet - für 0,5 mW Eingangsleistung
magnetische Feldstärke 0,022 A/m Maximum berechnet - für 0,5 mW Eingangsleistung

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 GHz
Typ
Signalform
  • rechteckig
Charakteristik
Polarisation
  • zirkular
Expositionsdauer kontinuierlich für 5 h
Modulation
Modulationsart AM
Modulationsfrequenz 1 kHz
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 58,3 V/m Maximum berechnet - -
magnetische Feldstärke 0,155 A/m Maximum berechnet - -
Leistungsflussdichte 0,45 mW/cm² Mittelwert über Zeit berechnet - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 GHz
Typ
Charakteristik
Polarisation
  • zirkular
Expositionsdauer intermittierend 1 h an - 1 h aus während 7 h
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistungsflussdichte 0,45 mW/cm² Maximum berechnet - -
elektrische Feldstärke 58,3 V/m Maximum berechnet - -
magnetische Feldstärke 0,155 A/m Maximum berechnet - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 GHz
Typ
Charakteristik
Polarisation
  • zirkular
Expositionsdauer kontinuierlich für 3 h
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistungsflussdichte 0,36 mW/cm² Maximum berechnet - -
elektrische Feldstärke 57,6 V/m Maximum berechnet - -
magnetische Feldstärke 0,153 A/m Maximum berechnet - -

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 GHz
Typ
Charakteristik
Polarisation
Expositionsdauer kontinuierlich für 5 h
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • pyramidal horn antenna with an aperture of 22.2 mm x 16.7 mm and an isotropic gain of 17 dB
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistungsflussdichte 0,41 mW/cm² Maximum berechnet - -
magnetische Feldstärke 0,0147 A/m Maximum berechnet - -
elektrische Feldstärke 55,5 V/m Maximum berechnet - -

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Messungen des Oberflächen-Drucks der Phospholipid-Molekularschichten ergaben leichte, aber reproduzierbare Veränderungen, die vor allem von der einfallenden Oberflächen-Leistungsflussdichte auf die Membran abhängig waren. Sogar eine sehr geringe Leistungsflussdichte führte zu einem ausgesprochenem Anstieg des lateralen Drucks. Alle anderen Befeldungs-Parameter zeigten keinen signifikanten Einfluss.
Die Rasterkraftmikroskop-Analysen zeigten keinen Beleg dafür, dass Millimeterwellen-Befeldung mit niedriger Leistungsflussdichte signifikante Veränderungen in der Mikrodomänen-Verteilung der Phospholipide induzierten.
Die biophysikalischen Eigenschaften von Phospholipid-Schichten biologischer Membranen konnten teilweise durch Millimeterwellen-Befeldung mit niedriger Leistungsflussdichte modifiziert werden.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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