I campi elettromagnetici in biologia

"L'energia elettromagnetica è la forma di energia elementare
da cui dipende tutta la vita di un organismo"
[Heisenberg]


In medicina i fenomeni di tipo elettromagnetico hanno grande importanza per comprendere l'interazione degli esseri viventi col mondo fisico.
Infatti la realtà fisica, come quella biologica, presentano un aspetto dualistico in cui da una parte osserviamo la materia che è misurabile e tangibile attraverso i suoi atomi, molecole, organi, farmaci, ecc. e dall'altra il suo spettro (insieme di frequenze) elettromagnetico oscillatorio.
L'aspetto dualistico della materia non è solo una legge naturale ma anche un fondamento della fisica stessa: la luce, per esempio, può essere considerata sia come particella che come onda, sia come materia corpuscolare che come campo elettromagnetico. Ogni sostanza ha un suo spettro elettromagnetico di emissione (insieme di frequenze), ogni sostanza interagisce con le onde elettromagnetiche sia in modo aspecifico (per esempio mediante trasferimento di energia termica), sia in modo specifico (interazioni basate sulla risonanza in particolari "finestre" di frequenza).
L'insieme delle frequenze di oscillazione di sostanze varie, enzimi, membrane cellulari, acidi nucleici, fenomeni bioelettrici ritmici generati dall'attività elettrica coerente di gruppi di cellule, costituiscono gerarchie sempre più complesse di segnali elettromagnetici di varia frequenza che percorrono l'essere vivente. Esse rappresentano una fondamentale rete di informazioni controllanti l'equilibrio cellulare e organico, detto anche omeostasi elettromagnetica, o equilibrio. Dunque, registrare queste informazioni e utilizzarle per influenzare in modo mirato quelli che appaiono dei disordini globali o settoriali dell'organismo è una prospettiva di primaria importanza a livello medico.

Struttura atomica di una doppia elica di DNA poly(G)-poly(C)

I filamenti rosa e azzurri rappresentano rispettivamente le sequenze di soleguanina e sole citosina. Le sfere identificano i controioni NA+ inclusi per ripristinare la neutralità di carica.

Onde PEMF (Pulsed Electro-Magnetic Fields) o Campi Elettro-Magnetici Pulsati

Le onde PEMF sono campi elettromagnetici pulsati, ossia intermittenti. Esistono vari macchinari usati in ambito medico terapeutico che emettono PEMF: i macchinari per magnetoterapia o i laser pulsati, per esempio. Due caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche PEMF generate da tali dispositivi sono la frequenza, misurata in Hertz (Hz) e la pulsazione con cui sono emesse in modo intermittente: se una magnetoterapia può emettere un'onda a 75 Hz e 2 PPS (pulsazioni per secondo) vuol dire che emette due impulsi elettromagnetici al secondo di frequenza preimpostata a 75 Hz. Vari macchinari bio-medicali producono onde PEMF e si possono suddividere in base all'intervallo di frequenze in cui operano:

Classificazioneaa 
ELF3 Hz30 HzExtremely Low Frequency
SLF30 Hz300 HzSuper Low Frequency
ULF300 Hz3 kHzUltra Low Frequency
VLF3 kHz30 kHzVery Low Frequency
LF30 kHz300 kHzLow Frequency
MF300 kHz3 MHzMedium Frequency
HF3 MHz30 MHzHigh Frequency
VHF30 MHz300 MHzVery High Frequency
UHF300 MHz3 MHzUltra High Frequency
SHF3 GHz30 GHzSuper High Frequency
EHF30 GHz300 GHzExtremely High Frequency

Osserviamo i riscontri avuti con le apparecchiature elettromedicali che emettono onde ELF o Extremely Low Frequency e più in generale PEMF in bassa frequenza (fino a 100Hz). Tra le principali caratteristiche osservate nell'interazione tra campi magnetici pulsati a bassa frequenza e a bassa intensità (ossia fino a 1 Gauss, l'unità di misura usata per misurare la densità del flusso magnetico prodotto dal dispositivo in uso) e le membrane cellulari, si è potuto riscontrare osservare che i campi magnetici possono modificare la distribuzione degli ioni sui due lati della membrana cellulare. Inoltre, nell'ambito di processi flogistici-infiammatori, essi producono una riorganizzazione degli ioni sui due lati della membrana, correggendone la distribuzione alterata che provoca appunto l'infiammazione.

Per la sua struttura e le sue funzioni di trasporto la membrana cellulare veicola molto bene i campi magnetici.

I processi di membrana influenzabili dai campi magnetici sono molteplici, ma il più rilevante è certamente il meccanismo di distribuzione degli ioni sui lati della membrana medesima.

Potenziale di membrana


Il potenziale di membrana

Il potenziale di membrana (con valori pari a 70-90 mV) deve essere mantenuto costante ai fini del corretto funzionamento del metabolismo cellulare. Ciò si verifica grazie alla corretta distribuzione degli ioni Cl-, K+, Na+ e degli anioni proteici all'interno e all'esterno della membrana cellulare.

I flussi ionici avvengono nella maggior parte dei casi grazie alla diffusione passiva per mezzo dei diversi gradienti osmotici, e in qualche caso grazie al trasporto attivo per l'azione di pompe ioniche, come la pompa sodio-potassio (Na-K).

Per comprendere come agisce la magnetoterapia nelle sintomatologie cliniche causate da processi flogistici, dobbiamo comprendere innanzitutto come tale processo si inneschi. Quando è in atto un processo infiammatorio, la membrana cellulare aumenta di molto il consumo di ossigeno, necessario alla propria fisiologia. Questa iperossigenazione è di breve durata e si protrae fino a quando sono presenti nella sede del processo infiammatorio i leucociti polimorfo nucleati. Il consumo di ossigeno diminuisce quando compaiono monociti, cellule epiteliali e fibroblast,i che attraverso la glicolisi danno origine all'incremento di acido lattico. Contestualmente aumentano anche l'acido ialuronico e l'acido condroitinsolforico.

In tale situazione di squilibrio aumentano gli ioni idrogeno, che provocano la cosiddetta acidosi locale.

Concludendo, nell'ambito di un processo infiammatorio allo squilibrio degli ioni idrogeno si sviluppano l'alterazione della pressione osmotica, la permeabilità della membrana e la conseguente fuoriuscita degli ioni potassio dalle cellule verso l'interstizio. Nella medesima sede si accumulano anche ioni sodio in eccesso, che per osmosi richiamano acqua. Tale processo dà luogo alla formazione edematosa che, secondo i fattori variabili di tipologia tissutale, natura e durata dell'agente flogogeno, causa infiammazioni di tipo eritematoso, sieroso, purulento, fibrinoso, ecc.

Sulla base delle osservazioni e delle ricerche effettuate sugli effetti biologici dei campi magnetici e ampiamente verificate da molti sperimentatori, l'interazione tra membrana cellulare e campi magnetici ha una valida azione terapeutica con effetti antiflogistici, antiedemigenici, oltre alla stimolazione della riparazione tissutale.

Pertanto i benefici e terapeutici effetti dei campi magnetici ELF a bassa frequenza (fino a 100Hz) e a bassa intensità (ossia fino ad 1 Gauss) possono riassumersi affermando che i campi magnetici pulsati ELF influenzano molti sistemi enzimatici intracellulari e di membrana e i processi di rigenerazione epatica, i rapporti fra antigeni e anticorpi, la permeabilità della membrana cellulare e quindi l'equilibrio ionico ai due lati della membrana medesima. Inoltre provocano effetti del tutto simili a quelli ottenuti mediante variazione della concentrazione extracellulare di ioni calcio, sodio e potassio su alcuni processi intranucleari, influenzano il flusso netto di ioni attraverso la membrana; la velocità del flusso ionico sembra essere legata a una ben determinata frequenza, influenzano l'attività del tessuto intestinale liscio nell'uomo e nella cavia.

Esistono poi apparecchiature elettromedicali di altrettanto interesse che emettono onde elettromagnetiche a frequenze maggiori delle ELF. Tra queste la magnetoterapia ad alta frequenza si basa sull'emissione di PEMF in brevi impulsi regolabili tra i 15 MHz e il GHz. La magnetoterapia ad alta frequenza emette campi magnetici fino a 200 Gauss con potenze fino a qualche decina di Watt.Esistono apparecchiature elettromedicali a microonde per radarterapia con frequenze oltre il GHz e potenze fino a qualche centinaio di Watt.

Il campo di applicazione di questo tipo di PEMF in alta frequenza è il miglioramento delle condizioni fisiologiche cellulari dell'organismo. In merito alle PEMF esistono numerose pubblicazioni a carattere medico-scientifico sulla MEDLINE di PUBMED (il più grande portale statunitense del web di pubblicazioni e ricerca scientifica a scopo medico) e successivamente ne riporteremo alcune.

Questa premessa è importante per capire l'unicità delle PEMF del macchinario Papimi®, che è l'unico in grado di coprire sia la bassa frequenza che l'alta frequenza.