Efectele biologice ale radiațiilor ionizante

INTRODUCERE

Imediat după descoperirea radiaților roentgen și apoi a radioactivității, s-a sesizat și caracterul periculos al radiaților ionizante, în cazul folosirii neraționale. Pionerii rontgenografiei au cunoscut pe propria lor piele acțiunea radiaților ionizante, iar după descoperirea radioactivității, primele victime au apărut în 1920, în S.U.A., în rândul muncitorilor care au aplicau vopsele luminoase pe cadranele ceasornicelor. Acestora li s-au adăugat savanții Marie Curie și Irene Joliot-Curie, renumiți cercetători în domeniul radiaoctivității, care au decedat după grele suferințe, de leucemie radioindusă.

Indiferent de urmările provocate de impactul radiațiilor ionizante cu organismul viu, acțiunea biologică prezintă unele particularități și anume:

- organismul omenesc nu este dotat cu un organ de simț care să sesizeze prezenta radiațiilor ionizante, iar efectul biologic nu este vizibil în momentul iradierii;

- efectele biologice sunt cumulative și nu au un caracter particular care să ne permită deosebirea de efectele apărute altfel decât prin iradiere.

- modificările și simptomele evoluează lent după iradiere.

În realitate, efectele biologice produse de acțiunea radiaților ionizante asupra ființelor, în special a omului, sunt rezultatul unei lungi serii de fenomene care se declanșează la trecerea radiaților prin organismele vii. Evenimentele inițiale, sunt ionizări și excitări ale atomilor și moleculelor din mediul de interacțiune de-a lungul traiectorilor particulelor ionizante. Ulterior aceste perturbări fizice antrenează reacții fizico-chimice, urmate de reacții chimice, generând în final efecte biologice. Prin urmare avem: efecte stohastice și nestohastice care sunt explicate mai pe larg în continuarea acestui proiect.

Radiațiile Roentgen constituie una din descoperirile epocale ale stiinței contemporane care s-a impus în toate domeniile de activitate prin importanța covârșitoare a aplicațiilor sale multilaterale.

Descoperirea radiațiilor Roentgen a deschis în medicină noi căi de diagnostic și terapie; în știință-metode noi de cercetare nedestructivă a materialelor, metode noi de automatizare a proceselor tehnologice; în agricultură-metode noi de înfluențare și dirijare a eredității, etc.

CAPITOLUL 1

RADIAȚII IONIZANTE

Radiațiile ionizante sunt formate din radiațiile nucleare și radiațiile X (röntgen). Radiațiile nucleare sunt radiațiile pe care le emite nucleul atomic atât spontan – în urma dezintegrărilor caracteristice radioactivității naturale sau artificiale – cât și în urma reacțiilor nucleare. Radiațiile X sunt emise de electroni, fie la trecerea lor pe nivele profunde ale atomului (spectru caracteristic), fie prin frânarea electronilor liberi de mare energie (spectru continuu). Aceste radiații au energie mare și în urma interacției lor cu materia pot ioniza atomii, datorită acestui fapt purtând numele de radiații ionizante.

În secolul nostru practica a pus omenirea față în față cu aceste radiații. S-a văzut că aceste radiații pot avea o serie de efecte nefaste asupra materiei vii, dar și o serie de efecte care se pot utiliza pentru dezvoltarea bunăstării materiale și spirituale a societății umane. Astfel, aceste radiații administrate în doze mari materiei vii duc la moartea acesteia, administrate în doze medii duc la îmbolnăviri, întârzieri în dezvoltere etc., iar administrate în cantități mici pot avea chiar efecte similatoare. Totalitatea efectelor radiațiilor ionizante asupra materiei vii constituie efectul radiobiologic cu studiul căruia se ocupă radiobiologia.

Mecanismul apariției efectului radiobiologic este extrem de complex. Pentru instaurarea lui este necesar mai întâi ca materia vie să interacționeze cu radiațiile ionizante, în limbaj fizic această afirmație traducându-se prin existența unui transfer de energie de la radiația ionizantă la materia vie. Aceasta este prima etapă din mecanismul efectului radiobiologic: etapa fizică. Aceasta durează extrem de puțin, un timp mai mic de 10-10 s, dar este extrem de importantă, de ea depinzând toată dezvoltarea ulterioară a efectului radiobilogic. În această etapă atomii și moleculele care au primit energie se ionizează sau se excită. În a doua etapă din mecanismul apariției efectului, etapa chimică, atomii și moleculele ionizante se recombină, cele excitate se dezexcită, producând, în general, radicali liberi – specii chimice cu o reactivitate remarcabilă. Având în vedere că în materia vie predomină apa, cei mai frecvenți radicali liberi care apar în această etapă sunt radicalii liberi obținuți în urma radiolizei apei. Și această a doua etapă durează foarte puțin, radicalii liberi având un timp de viață extrem de scurt. Primele două etape nu sunt specifice materiei vii; ele decurg identic, atât la materia vie, cât și la cea moartă, cu o construcție chimică identică cu cea vie. Specificitatea de acțiune asupra materiei vii începe cu etapa a treia a mecanismului de apariție a efectului. În acastă etapă radicalii liberi apăruți în etapa chimică interacționează cu macromoleculele de interes biologic, adiționează ireversibil la acestea, inactivându-le. Cinetica reacțiilor biochimice este profund modificată. Această etapă, spre deosebire de primele două, poate dura foarte mult, inactivarea macromeoleculelor biologice fiind de durată. Totalitatea acestor efecte biochimice la organismul viu conduce la apariția unor modificări vizibile macroscopic pe organismul viu în cea de-a patra treaptă de realizare a efectului radiobiologic – etapa biologică. Această etapă care este și ea specifică lumii vii durează foarte mult și poate afecta mai multe generații succesive.