Физико-химическая стадия

Фотонные излучения.

К фотонным излучениям относятся рентгеновское и гамма-излучение радионуклидов.

Рентгеновское излучение имеет энергию от 50 до 500 кэВ, его источником в медицине являются рентгеновская трубка и ускорители.

Гамма-излучение является частью спектра радиоактивного распада изотопов. Имеет энергию выше 500 кэВ.

Фотонное излучение является косвенно ионизирующим и имеет низкую относительную биологическую эффективность (ОБЭ) в связи с низкой линейной плотностью ионизации (ЛПИ).

2. Корпускулярное излучение – поток частиц с ненулевой массой (электроны, нейтроны, протоны и т.д.).

Источниками корпускулярного излучения в медицине являются радионуклиды и медицинская ускорительная техника.

В основном, корпускулярные излучения являются непосредственно ионизирующими и имеют высокие значения относительной биологической эффективности.

Кроме вида ионизирующего излучения необходимо учитывать величину его линейной плотности ионизации (ЛПИ) – это среднее число пар ионов в единице пути излучения в веществе.

Так в 1 см трека альфа-частицы регистрируется 40 000 пар ионов

В 1 см трека протона – 10 000

В 1 см трека электрона – 400

В 1 см трека фотонного излучения – 5 пар ионов

Обращает на себя внимание, то что величина плотности ионизации корпускулярных видов излучения намного выше плотности ионизации фотонного излучения, что значительно отражается на биологических свойствах различных видов излучений.

И для понимания биологических свойств различных видов ионизирующих излучений необходимо сформулировать следующие закономерности:

1. Относительная биологическая эффективность излучения прямо пропорциональна величине линейной плотности ионизации.

2. Проникающая способность прямо пропорциональна энергии излучения, обратно пропорциональна линейной плотности ионизации и плотности облучаемой материи.

Стадии действия ионизирующего излучения на биологические системы:

1. физическая

2. физико-химическая

3. химическая

4. биологическая

1.Физическая стадия – в эту стадию происходят процессы поглощения энергии и образование ионизированных и возбуждённых атомов и молекул.

Процесс поглощения энергии не зависит от химического строения вещества, а зависит от удельного веса его составляющих.

В связи с тем, что удельный вес молекул воды в клетке очень высок, 75% энергии излучения поглощается именно этой молекулой.

Физико-химическая стадия.

Поглощённая молекулами энергия реализуется разрывами химических связей и образованием свободных радикалов, которые обладают высокой химической активностью.

Так в результате радиолиза воды образуются радикалы: гидратированный электрон (обладает сильнейшими восстановительными свойствами) и гидроксильный радикал (является окислителем).

В связи с полупроводниковыми свойствами биополимеров, поглощённая энергия «мигрирует» по молекулам, нанося повреждения в «химически слабых» местах. В нуклеиновых кислотах это пиримидиновые нуклеотиды, в белковых молекулах – тиоловые и дисульфидные группировки, аминокислоты триптофан и тирозин.

Необходимо ещё раз отметить, что фотонное излучение является косвенно ионизирующим, т.е. первично запускает процессы радиолиза воды, продукты которого и реализуют биологические эффекты.

А большинство видов корпускулярного излучения являются вызывают и процессы радиолиза и непосредственно повреждают крупные молекулы биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты и т.д.

Поиск по сайту: