基于细胞层面表征的室内用白光LED光生物安全研究

摘要

LED技术目前正处在高速发展时期，其应用领域正逐渐由室外照明领域向室内照明领域扩展，并有望成为普通室内照明的主要光源。现在，室内用白光LED光辐射的潜在危害性及其在人体细胞层面的损伤机理已成为了照明领域的研究新趋势。 本研究第一阶段对室内用白光LED光生物安全性痕量检测方法进行研究：结合本课题前期的成果，以荧光粉激发白光LED作为实验光源，以四种人体皮肤和眼睛细胞作为实验细胞，运用MTT比色法对不同辐照时长和不同辐照强度下的光生物安全性评价指标——细胞活力分别进行测定实验。 本研究第二阶段对室内用白光LED致人体细胞损伤机制进行研究：结合第一阶段的成果，以色温为4000K荧光粉激发白光LED作为实验光源，以四种人体皮肤和眼睛细胞作为实验细胞，以皮肤细胞1h、眼睛细胞2h作为实验辐照时长，以60W/m2作为实验辐照强度，对光照处理后细胞内氧化自由基（ROS）水平、细胞内丙二醛（MDA）含量、细胞外乳酸脱氢酶（LDH）含量、细胞凋亡程度、调控细胞凋亡的相关基因和信号转导通路表达分别进行测定实验。 通过对上述两个阶段研究的实验数据进行科学地处理和分析，得出以下结果和结论： 第一阶段：建立了一种可以直接、快速地反映室内用白光LED光生物安全性的痕量检测方法，用于检测室内用白光LED的早期、潜在危害性。 第二阶段：得出了室内用白光LED致人体细胞损伤机制——细胞在受到实验光照处理后，细胞内ROS水平升高，其代谢平衡被打破，通过脂质过氧化作用造成细胞膜损伤，通过上调凋亡抑制基因Bcl-2的表达水平和下调凋亡促进基因Bax的表达水平诱导细胞凋亡，MAPK信号转导通路（主要为JNK和p38途径）亦参与其中，人永生化角质细胞HaCat激活的途径主要为p38；人晶状体上皮细胞SRA01/04和人视网膜色素上皮细胞D407激活的途径主要为JNK，而男性正常龟头细胞系HS68中，ERK1/2、JNK和p38三者的活化程度均不显著。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题来源与背景

1.2 国内外相关研究综述

1.2.1 光生物安全评价方法和标准研究

1.2.2 光辐射对人体损伤机理研究

1.3 研究内容、意义与方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究意义

1.3.3 研究方法

1.4 论文结构与技术路线图

1.4.1 论文结构

1.4.2 技术路线图

第2章 基于细胞层面表征的室内用白光LED光生物安全研究相关理论

2.1 光生物安全

2.1.1 光辐射损伤作用机制

2.1.2 光辐射损伤主要对象

2.2 LED光源

2.2.1 LED发光机理

2.2.2 白光LED的实现方法

2.2.3 LED调光

2.2.4 LED光源与光生物安全

2.3 细胞氧化损伤的分子机理

2.3.1 活性氧自由基的来源

2.3.2 活性氧自由基导致氧化损伤

2.3.3 活性氧自由基与细胞凋亡

2.4 本章小结

第3章 室内用白光LED光生物安全性痕量检测方法研究

3.1 实验设计

3.1.1 光源

3.1.2 细胞

3.1.3 辐照时长和强度

3.1.4 光生物安全性评价指标

3.2 实验方法

3.2.1 原理

3.2.2 步骤

3.3 实验结果

3.3.1 不同辐照时长对细胞活力的影响

3.3.2 不同辐照强度对细胞活力的影响

3.3.1 不同色温光源对细胞活力的影响

3.4 本章小结

第4章 室内用白光LED致人体细胞损伤机制研究

4.1 室内用白光LED对人体细胞内活性氧自由基水平的影响

4.1.1 实验设计

4.1.2 实验方法

4.1.3 实验结果

4.2 室内用白光LED对人体细胞膜脂质过氧化程度的影响

4.2.1 实验设计

4.2.2 实验方法

4.2.3 实验结果

4.3 室内用白光LED对人体细胞膜损伤程度的影响

4.3.1 实验设计

4.3.2 实验方法

4.3.3 实验结果

4.4 室内用白光LED对人体细胞凋亡程度的影响

4.4.1 实验设计

4.4.2 实验方法

4.4.3 实验结果

4.5 室内用白光LED对调控人体细胞凋亡的相关基因和信号转导通路表达的影响

4.5.1 实验设计

4.5.2 实验方法

4.5.3 实验结果

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢