Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
В однокамерном варианте, так называемом счетчике Росси, были получены спектры событий — распределения ydy — в
6. Локальные характеристики поглощения энергии веществом
85
чувствительных объемах размером от 0,1 до 10 мкм, а двухкамерный счетчик Буза позволяет довести этот предел до 50,0 А. Заметим, что 1 А = 10~8 см = 0,1 нм. Поэтому в последнее время речь все чаще заходит о * нанодозиметрах*.
Приборы, уже послужившие нам для иллюстрации механизма образования треков — камера Вильсона и пузырьковая камера, дают повод поразмышлять, не являются ли они по существу нанодозиметрами? Ведь процессы, на которых основано их действие, постоянно наблюдаются в природе: дождь не выпадет, пока в «абсолютно чистой» туче не возникнет центр, инициирующий конденсацию паров, которым может оказаться всего лишь одна частица космического излучения, прошедшая через микроскопический объем с размером порядка тех же ангстремов. Как происходит взрыв парового котла, также вполне известно. Таким образом, энергетический парадокс работает в полную силу и в неживой природе.
Нанодозиметры действительно создаются. Примером является *капле-пузырьковый детектор* Эппла, в котором капелька геля помещается в другую, но тоже гелевую среду. Эта капля приводится в метастабильное состояние, в котором она готова испариться, ио это происходит лишь при наличии некоторого количества ионов. Авторы прибора утверждают, что количество центров капельного испарения соответствуют эквивалентной или биологической дозе (это зависит от режима работы прибора). Подобных публикаций насчитывается уже довольно много (на них в библиотеках Интернета заведено ключевое слово «nanodosimetry*-). Но, по-видимому, серьезные разработки в этой области только еще начинаются.
*
Рассмотренные нами сведения о процессах поглощения энергии излучения необходимы для выяснения механизмов радиобиологических процессов. Возникающие на физической стадии ионизированные и возбужденные молекулы запускают сложную цепь реакций, приводящих в конечном счете к тестируемому биологическому эффекту. Поэтому информация о первичных событиях (число ионизаций, характер их распределения и т. д.) служит отправной точкой биофизического анализа механизмов биологического действия ионизирующих излучений. Попытки как-то ввести эти механизмы, предпринятые микродозиметрией, коснулись лишь стадии определения эффективности передачи энергии чувствительным микрообъемам и никак не затронули существа реакции тканей или даже клеток на воздействие излучения. В принципе в клетке может существовать некая микроструктура (мишень), поражение которой прямо или косвенно приведет к конечному биологическому эффекту. Например, глубокая деградация какого-либо мембранного участка может резко нарушить ионный гомеостаз и привести к быстрой гибели клетки, а поражение определенного участка хромосомы может привести к метаболическим изменениям,
86
Гл. II. Поглощение энергии ионизирующих излучений
которые постепенно приведут к нарушению жизненно важных функций и также к гибели клетки. Априори можно предполагать, что прохождение трека частицы через «мишень» приведет к ее поражению вследствие ионизации большого числа атомов, составляющих такую мишень, если для конечного эффекта достаточно этой ионизации в пределах определенной структуры.
Такого рода соображения открывают широкие возможности для формального анализа первичных процессов, приводящих к тестируемому биологическому эффекту облучения. Проводя соответствующую математическую обработку кривых, отражающих зависимость биологического эффекта от поглощенной дозы излучения, можно попытаться оценить минимальное количество актов ионизации, достаточное для возникновения эффекта, примерный размер мишени, в которой должны произойти акты ионизации, и т.д. Такой анализ (подробнее ои будет рассмотрен в следующей главе) позволит получить важную информацию о характере ионизации, которая произошла в объекте на начальной стадии действия излучения и спустя определенное время (секунды или часы) приведет к конечному биологическому эффекту.
Глава III
ЗАВИСИМОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
Исследования, выполненные еще на начальном этапе развития радиобиологии, позволили в общих чертах установить качественную картину лучевого поражения клеток и разнообразных многоклеточных организмов. Экспериментаторы с большим интересом подвергали биологические объекты «рентгенизации» или действию эманации радия. Они отмечали, что в результате облучения угнетается клеточное деление, возникают аномалии роста и развития, происходит атрофия кроветворных и других органов, дегенерация семенников и яичников, гибель различных организмов, включая млекопитающих; наблюдается бластомогенное действие радиации и другие отдаленные во времени биологические эффекты облучения. Еще в начале XX века были описаны различные реакции клеток на облучение — от временной задержки роста и размножения до полной деградации и лизиса. Выраженность эффекта зависела от дозы облучения и особенностей объекта — его физиологического состояния, генетической конституции и др.
