近期，中国科学院合肥物质院强磁场中心张欣研究员课题组依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）中的超导量子干涉仪和电子顺磁共振测量技术，探究了不同生理病理状态小鼠的组织器官磁性变化及机制。相关研究成果发表在Fundamental Research和Redox Biology 期刊上。

近年来，磁场作用于生物体的效应与机制研究已取得显著进展，但同一磁场在不同生物个体间产生差异性生物学效应的现象仍无法完全解释。这表明生物体对磁场的响应可能受到多种复杂因素的影响，包括个体遗传背景、生理病理状态等。

针对这一问题，张欣课题组从磁性角度对生物体进行了系统研究。通过比较不同生理病理状态下小鼠对磁场的响应，研究团队发现铁代谢异常、氧化还原失衡和自由基水平变化是导致生物体内磁性改变及磁场效应差异的关键因素。

研究团队首先利用超导量子干涉仪磁性测量系统，发现严重1型糖尿病小鼠的脾脏磁化率较正常组升高约20%。值得注意的是，脾脏红髓与白髓之间由于铁沉积造成了显著的磁性差异，这种差异直接导致脾脏在梯度强磁场下受力不均，进而造成脾脏损伤，加速了严重糖尿病小鼠的死亡进程，而对正常小鼠的影响则微乎其微【Fund. Res. 2024】。

研究团队进一步对核因子E2相关因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2)基因敲除小鼠进行了研究，发现在NRF2基因敲除小鼠模型中，氧化还原异常不仅导致自由基水平升高，引起组织器官磁性改变，而且由于肝脏和脾脏本身富含铁元素，在芬顿反应等因素的作用下，这两个器官的磁性变化较其他组织更为显著【Redox Biol. 2025】。这一系列发现为理解生物磁性变化与病理状态的关系提供了新的视角。

生物样品的磁性不仅直接关系到生物体对外磁场的响应，包括磁感应和磁生物学效应，也直接关系到MRI（磁共振成像）等磁相关医学技术的发展与应用。因此，上述研究成果为理解不同生物个体对外加磁场的差异性响应提供了机制解释，也为定量磁化率成像等临床MRI的应用提供了重要参考信息。

该研究得到了国家重点研发计划、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划和国际伙伴计划全球共性挑战专项、国家自然科学基金区域联合基金和中国科学院合肥物质院院长基金等项目的支持。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824002838

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231725000746

图.铁代谢、自由基代谢和氧化还原失衡导致小鼠组织器官磁性改变