基于细胞层面表征的室内用WLED光生物安全研究

Indoor lighting of LED affect the human body is the cutting-edge issues in the architecture environmental field. Currently in This aspect of research is widely used organ or tissue as the target, the study period is long and the limited inherent injury. This project team preliminary study found that microscopic changes in cell structure, cell viability and mitochondrial function, membrane integrity is a measure of the level of the main factors of light damage cells and can serve as an early detection of trace phototoxicity important indicator. For comparison with tungsten halogen light source, indoor lighting typical experiment WLED injuries and constitute WLED four monochromatic. According to test results trace cell three life indicator parameters to determine the cytotoxic function of the light curves of different light sources, optical studies of cytotoxic damage total exposure threshold. The project to reveal the relationship WLED light source parameters and cell biological safety between WLED get a good distribution of energy, research and development security WLED so has important scientific significance.

室内照明中WLED对人体造成的影响是建筑光环境领域的前沿问题。目前此方面研究普遍采用器官或组织作为对象，研究周期长且对其内在损伤规律的研究具有局限性。本项目组前期研究发现，细胞显微变化的3个方面：细胞结构变化、细胞活力及线粒体功能、细胞膜完整度是细胞层面光损伤的主要表征，并可作为早期光毒性痕量检测的重要指标。本项目以人眼和皮肤的4种细胞作为靶细胞，从以上3个主要表象中筛选确定检测指标，建立早期光生物安全痕量检测方法。以卤钨灯为对比光源，对典型室内用WLED及构成WLED的4种单色光进行光照伤害实验。根据细胞损伤的主要指标的痕量检测结果，确定不同光源的光细胞毒性函数曲线，研究光细胞毒性损伤的总曝光量阈值。通过单色光光照损伤曲线对比分析，确定4种单色光的损伤权重。本项目对揭示WLED光源参数与细胞光生物安全性之间的关系、获得理想WLED能量分布规律，研发安全WLED等都具重有要的科学意义。

LED技术现在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，室内用白光LED的光生物安全性已成为建筑光环境领域的前沿问题。而目前对于LED照明产品的光生物安全性的评价，尚缺少针对室内用白光LED照明产品的光生物安全性基于人体细胞层面表征的全面研究及相应的测试方法。.本研究第一阶段对室内用白光LED光生物安全测试方法进行了研究：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，以人永生化角质细胞HaCat、男性正常龟头细胞系HS68、人晶状体上皮细胞SRA01/04和人视网膜色素上皮细胞D407四种人体皮肤和眼睛细胞作为实验细胞，采用MTT比色法对不同辐照时长、辐照强度和色温下的光生物安全性评价指标——细胞活力分别进行了测定实验。.本研究第二阶段对室内用白光LED致细胞损伤机制进行了研究：结合第一阶段的成果，以色温为4000K的荧光粉激发白光LED作为实验光源，以人永生化角质细胞HaCat、男性正常龟头细胞系HS68、人晶状体上皮细胞SRA01/04和人视网膜色素上皮细胞D407四种人体皮肤和眼睛细胞作为实验细胞，以两种人体皮肤细胞1h和两种人体眼睛细胞2h作为实验辐照时长，以60W/m2作为实验辐照强度，对细胞膜脂质过氧化程度、细胞膜受损程度、细胞内活性氧水平、细胞凋亡水平、调节细胞凋亡的相关蛋白和信号通路表达水平分别进行了测定实验。.通过对上述两个阶段研究的实验原始数据进行科学地筛选和分析，得到了以下研究成果：.第一阶段：建立了一种全面、快速、准确的室内用白光LED照明产品光生物安全性测试方法。.第二阶段：得出了室内用白光LED致细胞损伤机制——实验光照导致细胞的活性氧增多，发生脂质过氧化作用，造成细胞活力减弱和细胞膜受损，进而诱导细胞凋亡；活性氧可能通过上调凋亡促进蛋白Bax表达和下调凋亡抑制蛋白Bcl-2表达来诱导细胞凋亡；活性氧可能通过ERK、JNK和p38等三种信号通路来诱导细胞凋亡，其中，人永生化角质细胞HaCat和男性正常龟头细胞系HS68最主要的信号通路为p38；人晶状体上皮细胞SRA01/04和人视网膜色素上皮细胞D407最主要的信号通路为JNK。