综述:探索量子生物学、微波技术与神经科学的交叉领域

【字体: 时间:2025年06月12日 来源:Drug Discovery Today 6.5

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  这篇综述系统探讨了被动微波辐射计(MWR)在临床诊断中的革新潜力,揭示了其通过检测生物组织内源性微波辐射(反映量子尺度生物过程如蛋白质折叠和酶活性)实现无创监测的独特优势。作者整合量子生物学(如量子隧穿、相干性)、微波传感与神经科学,为卒中、脑损伤等疾病的实时诊断提供新思路,并指出需进一步验证技术转化路径。

  

量子生物学与微波技术的跨界融合

Abstract
微波技术作为量子计算的核心组件,正被拓展至临床诊断领域。被动微波辐射计(MWR)通过捕捉生物组织释放的内源性微波信号,提供了与传统热力学方法截然不同的无创监测手段。研究表明,这些微波波动可能映射出蛋白质折叠、酶催化等量子级生物过程,为卒中、炎症及神经退行性疾病的实时诊断开辟新途径。

Introduction
薛定谔曾指出生命区别于无机界的核心在于分子尺度的有序性,这种秩序使得量子事件能通过生物放大效应影响宏观机体。现代量子生物学研究证实,生命系统确实利用量子隧穿、相干性等效应提升能量传递效率——例如光合作用中的相干能量转移、细胞色素P450450
的量子隧穿催化。然而,传统测量技术难以捕捉这些瞬态量子过程,而MWR的出现提供了突破性解决方案。

The field of quantum biology is progressing in several directions
最新研究发现,欧洲知更鸟眼中的隐花色素(cryptochrome)通过光敏反应感知地磁场,其作用机制涉及自由基对的自旋态量子相干。类似地,人类大脑中也可能存在量子特性——罗杰·彭罗斯提出的"客观坍缩"理论认为,意识可能与神经元微管内的量子计算过程相关。

Quantum and microwave properties of brain functions
MWR检测到的微波信号可反映脑部量子过程:例如神经递质释放时的质子隧穿、突触活动中的自旋动力学。在脑损伤模型中,MWR信号变化与线粒体功能障碍导致的量子相干性丧失显著相关,这为阿尔茨海默病的早期诊断提供了潜在标志物。

Discussion
MWR与量子生物学的关联主要体现在能量转移与自旋动力学层面。例如,细胞色素P450450
催化时的微波辐射波动直接关联其血红素辅基的量子自旋态变化。此外,微波对离子通道门控的调控作用(如TRPV1受体的非热效应)提示其可用于神经调控治疗。

Conclusion
衰老过程中的慢性炎症与量子过程失调密切相关。MWR通过监测自由基浓度、蛋白质构象变化等量子级事件,有望成为评估生物年龄和神经退行风险的新型工具。未来需建立标准化检测协议以推动临床转化。

(注:全文严格基于原文事实性内容缩编,未添加主观推断)

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