生物磁学biomagnetism又称磁生物学。研究物质的磁性、磁场与生物特性间相互联系和相互影响的一门生物物理学边缘学科。它主要研究生物自身产生的磁场和磁性；变化磁场的磁致生物学效应以及磁学方法和磁技术在生物学研究中应用等。农业中应用磁场处理种子，可以打破休眠而提高发芽势、发芽率，促进幼苗生长和分蘖，增强活力和抗病能力，增加粒重和蔬菜的绿叶产量；以磁处理水进行盐碱土灌溉有助土壤中盐分的淋洗而可节省灌水量；以磁场和磁处理水刺激鱼卵可促进其孵化，促进幼鱼生长和抗病。有些发达国家已研制出供农业生产上大面积应用的“梯度磁场装置”进行播前种子或马铃薯块茎的处理取得了较好的效果；磁场处理家畜精液，以提高受胎率及其后代的生产性能等。 生物磁学biomagnetics是生物学与磁学相结合的边缘科学。它研究的主要内容为生命物质的磁现象、磁场的生物效应、磁性材料和器件、磁测量与磁控技术在生物、医学方面的应用等。 生物磁学 生物磁学生物磁学是研究物质磁性、磁场与生命活动间的相互关系和影响，以及磁在生物医学中的应用的边缘学科，也是生物物理学的一个组成部分。生物磁学的主要内容包括：
❶生物磁场和生物磁性（统称为生物磁现象），称为狭义“生物磁学”；
❷各种外加磁场(包括恒定的、交变的和脉冲的磁场)对于生物的影响，有时称为“磁生物学”(Ma-gnetobiology);
❸各种磁方法和磁技术在生物学上的应用，称为“生物磁工程”或“生物磁技术”；
❹生物磁学在工业、农业、医药、环境保护等方面的应用，称为“应用生物磁学”。
生物磁场 生物体内的生物电流和磁性物质所产生的磁场称为生物磁场。生物磁场的来源主要有两种：
❶由生物中的电子传递和离子扩散渗透等带电粒子的运动产生的生物电流所引起的生物磁场。例如，心脏运动会产生心电流和心磁场，强度约10-11～10-10T(10-7～10-6G)，脑神经活动会产生脑电流和脑磁场，强度约10-13～10-12T (10-9～10-8G)，测量记录这些磁场随时间的变化可分别得到心磁图、脑磁图。此外，还有肌磁图、眼磁图等。磁场强度微弱，需要灵敏的磁强计才能测量，并需要良好的磁屏蔽室来消除地球磁场〔强度约5×10-5T(0.5G)〕的干扰，故生物磁图目前处于实验研究阶段，与生物电图相比，生物磁图具有无电极接触干扰，能兼测恒定和交变磁场（生物电图只能测量交变电场），能作三维测量（生物电图只能作二维测量），分辨率较高等优点，故有着广阔的发展前景；
❷生物体中存在外面侵入的或固有的强磁物质经外磁场（包括地球磁场）磁化后的剩磁产生的磁场。例如，吸入过多含Fe3O4微粒的磁尘患者，会产生较正常人高的肺磁场。
生物磁性 生物组织所具有的磁性称为生物磁性。一般生物的磁性为弱磁性。绝大部分的生物组织和水为抗磁性，即它们在不均匀磁场中所受作用（称为磁力或静磁力）的方向，朝着磁场减弱的方向；少数生物组织（如未吸附氧的红细胞）为顺磁性，即它们在不均匀磁场中所受到的磁力朝着磁场增强的方向。生物磁需用特别灵敏的仪器才能测量出来。在正常的生理状态和异常的病理状态下，生物组织的磁性会发生变化，故可用生物磁性变化作为研究生物状态或诊断的方法，例如区分正常组织和癌变组织。近来，在一些细菌、蝴蝶、蜜蜂、鸽子和海豚等生物中，发现了微量的强磁性物质(Fe3O4)，实验研究表明，这些微量强磁性物质与一些生物能籍地磁场辨别方向（称为地磁定向或地磁导航）有关。
磁的生物效应 外加磁场和环境磁场（如地球磁场）对于生物生命活动的不同程度的影响称为磁场生物效应。磁场的类型(恒定、交变或脉冲)、强度和均匀度（均匀或不均匀）不同，对生物的影响也不同，并且其影响与生物种类、发育阶段等有关。例如，只有变化的磁场才能引起人眼的磁闪光效应（闭眼时感觉闪光的效应），而且在交变磁场为20～30Hz时效应最显著； 小白鼠在强磁场中饲养，其体重比不加外磁场饲养的对照组轻，而且均匀磁场的效应显著大于不均匀磁场的效应； 肿瘤细胞的呼吸受磁场的影响显著，在外加磁场低于0.02T (200G)时，呼吸处于兴奋状态，但在外加磁场高于此值时，却转变到抑制状态；白葡萄球菌在约5×10-6T(5×10-2G)的弱磁场中培养时，菌落的数目和大小都小，表明生长受到抑制，但眼虫藻、绿藻和纤毛虫的培养繁殖，在相近的弱磁场中却加快，而在约0.1T (103G)的强磁场中受到抑制；把果蝇饲养在0.15T(1.5KG)以下的均匀恒定磁场中时，并无显著的形态畸变，但在0.3T(3KG)以上的磁场中却发生显著的形态畸变； 把果蝇放在强度为2.2T(22KG)、梯度为0.9T/mm(9KG/mm) 的不均匀磁场中处理30分钟，观测到其发育时间比对照组成倍增长，直到第30代仍未复原。
生物磁技术 将磁学方法和技术用于研究生物组织的结构称为生物磁技术。最常用的有磁化率、电子自旋共振和核磁共振等方法技术。
❶磁化率： 单位体积 （或质量）生物材料在外加磁场中测得的磁化强度与所加磁场强度之比称为磁化率，用x表示，其大小表示材料磁性的强弱 (x<1者为弱磁材料，x>1者为强磁材料)，其正负表示抗磁性(x<0)或顺磁性(x>0)。研究生物材料的磁化率，可以判别生物组织是否正常(如肝脏含铁量多少，细胞有否癌变);
❷电子自旋共振和核磁共振：分别指电子磁矩或核磁矩在恒定磁场和高频磁场同时作用下，当恒定磁场强度与高频磁场频率满足一定关系时，对高频磁场产生强烈能量吸收现象。利用电子自旋共振可以研究生物材料中自由基的增减和变化、生物材料中顺磁离子(如铁、钴离子)的微观环境和电子组态（如价态）。利用生物材料中有重要功能并有核磁矩的同位素(如1H、13C、14N、15N、17O、31P和33S等)的核磁共振，可以观测含有这些元素的生物化学过程，判别含有这些元素的组织是正常抑或癌变。利用进一步发展的核磁共振成象技术，可以观察活体各部分的元素（目前仅限于氢）浓度分布和状态的截面象(参见“磁在医学中的应用”条)。 ☚ 超声在医学中的应用 磁在医学中的应用 ☛
生物磁学 生物磁学生物磁学又称磁生物学，是一门界于生物学和磁学之间的边缘科学。人们早就认识到磁与生物的相互关系。例如，我国远在战国时期(公元前475～221年)就有人把天然磁石用于治病。在西方古罗马著名医生Galen(盖伦公元131～200)也曾将磁石作为一种泻药来使用。以后逐渐扩大到其他许多方面，诸如关于不同形式和强度的磁场，对动物、植物和细菌的生长发育及遗传性影响的观察，关于高等动物的磁感受功能和磁定向作用（如家鸽）的分析和研究等。但是生物磁学作为一门现代科学，则始于本世纪，特别是五十年代以后。
生物磁学的研究内容大致可以包括以下几方面： 生命物质的磁特性； 磁场与生物系统的相互作用 （磁场的生物学效应）；磁性材料，器件和现代磁测量技术在生物学、医学和农业方面的应用。
生命物质的磁特性 某些物质，如铁、镍、钴等金属属于铁磁性材料，磁化效应十分明显； 另一些物质，如氢、氧、碳、磷等非金属元素，其宏观磁性并不显著，但从微观来看，其分子和原子都具有磁性。生物的器官、组织和细胞皆由各种元素的化合物构成，因此在不同的结构水平和功能状态下，亦表现出程度不同的磁性； 特别是由于电、磁过程不可分割，所以哪里有电变化，哪里就有磁过程。例如，已经发现人类和动物的一些重要器官，如大脑、心脏和肺都具有磁场，并且成功地测量到了对应于心电图(ECG)和脑电图(EEG)的心磁图(MCG)和脑磁图(MEG)，甚至当神经传导和肌肉收缩时，亦可记录到垂直于兴奋标本长轴的瞬时性径向磁场。这种磁场的产生和消除同上述器官、组织的电活动过程密切相关。
由于构成生物系统的某些元素的分子和原子具有磁性（如原子的核磁矩和电子自旋磁矩），从而有可能利用核磁共振(NMR)谱仪、顺磁共振(ESR)谱仪和穆斯鲍尔谱仪等现代精密测量仪器，研究机体内部宏观的或微观的形态结构和功能变化。
磁场的生物学效应 磁场的生物学效应涉及面极广。从磁场的频率特性看，有恒定场、交变场和脉动场。其中恒定场又可分为电磁、永磁和超导等形式，而交变场和脉动场又有高频场和低频场之分。此外，每一种磁场就其强度和均匀性而言，又有很大差异。正是由于磁场形式、强度和均匀性不同，因而即使对同一生物对象作用其效应也不一致。从生物对象方面看更是千差万别。生物的种类繁多，如动物、植物和微生物，它们均包括有大量的不同种属。同类生物结构的不同层次(个体、器官、组织、细胞、亚细胞成分和生物大分子)，对一定磁场的反应亦很不相同；而同一生物机体由于所处功能状态(在位或离体，兴奋或抑制)不同，对磁场作用的敏感度亦有明显差异，故效应自不尽一致。
磁性材料、器件，磁测量和磁控技术在生物学、医学方面的应用 在畜牧业的饲养管理方面采用磁指示剂示踪。有人利用一种惰性高铁化合物(MgO·Fe2O3)的磁性粉末，作为标记物代替以前通常用的造影剂，加进饲料喂养反刍家畜(如牛、羊)，以观察食物通过胃肠道的消化情况和速率，为分析饲料成分的力学性质和利用率提供依据，从而制订科学的和更加合理的牲畜营养标准及管理制度。看来采用磁性矿物作为病人消化道疾患诊断示踪剂也是可行的。
近年来迅速发展的各种磁学测量技术，如电磁流量计(EMFM)，超导量子干涉器件(SQUID)，磁流计和各种磁共振波谱仪，在生物学的基础理论研究、医学临床的诊断治疗和农业生产实践方面都得到广泛应用，且甚有成效。这些方法的优点在于它的非侵入性和高度精确灵敏。所谓非侵入性是指对生物系统可进行活体和整体 （从器官到细胞）的检测，获得测试对象的有关参数(如血流速度、心磁图和磁共振频谱等)、结构特征和成分含量等可靠信息，而不致破坏生物样品，也不干扰生命过程。所谓测量结果的高度精确灵敏是指这些方法接收生物微弱磁信号的灵敏度和分辨率极高，它既可以定性地探测发生在对象内部的宏观和微观现象，而且还能对该过程进行深入的定量分析，从而为人们提供活体系统内在结构细节和能量转换等方面的有关信息。
磁性测量和分析的另一方法是高梯度分离技术(HGMS)，现已开始应用于生物学和医学研究。例如，血液内红细胞的分离。这种技术在免疫学和细胞学的研究中，可用以制备所谓“缺红细胞”的样品。这种方法是建立在生物样品中某些组分具有磁性或抗磁性基础之上的。采用这种技术不但能够分离血液中的不同有形成分，并且也可以将血红蛋白含量不一，或者生理状态不同的红细胞分离开来。这种方法也称之为“磁过滤”技术，即通过可控磁场对磁化率不同的样品进行有效分离。类似方法也被医生用来清除眼球内的铁磁性异物。
此外，利用磁场、磁导管进行神经传导、脑深部血管畸形和阻塞的探测、器官和组织的成象、对生物液晶作用的效应研究以及把某些磁性粒子(如镍粉、Fe3O4粉)作为支持酶反应的骨架等方面工作，也在相当大程度上从各个方向促进了生物学基础理论的研究，推动了本学科的实践应用向前发展。 ☚ 生物电阻抗 超声生物物理学 ☛ 00018774 |