|
 Nedaugelis net žymiausių atominės fizikos ekspertų tą 1942 m. Rytą žinojo, kad žmogus pagaliau įvaldė slaptą branduolinės grandinės reakcijos kontrolę. Tačiau po trejų metų, 1945 m., Pasaulį sukrėtė Japonijos miestų - Hirosimos ir Nagasakio - tragedija.
Būtent virš šių miestų pirmiausia buvo išmesti nuodingi atominių sprogimų grybai. Tada žmonija karčiai ir apčiuopiamai sužinojo apie atominio branduolio naikinamąją galią.
Tačiau radioaktyvumo reiškinio ir radiacijos poveikio gyviems audiniams tyrimas buvo pradėtas daug anksčiau - 1896 m. Tuo metu jaunas prancūzų fizikas Henri Becquerelis susidomėjo druskomis, turinčiomis cheminio elemento urano.
Faktas yra tas, kad daugelis urano druskų gali fosforuoti, kai jas apšviečia saulės spinduliai. Becquerelis nusprendė išsamiau ištirti šią nuosavybę. Jis apšviesdavo urano druskas saulės spinduliais ir padėdavo jas ant fotografijos plokštės, suvyniotos į juodą popierių. Paaiškėjo, kad urano druskų fosforescencijos spinduliai gana lengvai praeina per nepermatomą popierių, o po jo atsiradimo plokštelėje lieka juoda dėmė. Becquerelis pirmasis padarė tokią išvadą. Tačiau netrukus paaiškėjo, kad fosforescenciniai spinduliai neturi nieko bendro. Net paruoštos ir tamsoje laikomos urano druskos keletą mėnesių vis dar veikė fotografinę plokštelę ir ne tik per popierių, bet net per medieną, metalus ir kt. Remiantis šiais eksperimentais buvo aptiktas radioaktyvumas. O po dvejų metų garsių mokslininkų, sutuoktinių Maria ir Pierre Curie, buvo atrasti du nauji radioaktyvūs elementai - polonis ir radis. Būtent nuo to laiko prasidėjo intensyvus radioaktyvumo tyrimas. Bet kas yra radioaktyvumas?
Mes nuo vaikystės esame įpratę, kad negyvi daiktai paprastai egzistuoja šimtmečius. Bet kokiu atveju, jei ne patys daiktai, tai medžiagos, iš kurių jie pagaminti. Spręskite patys: net jei sulaužėme porceliano puodelį ir jis nustojo atlikti numatytą vaidmenį, tada jo šukės gali meluoti tūkstantmečius ir iš esmės jiems nieko nenutiks. Juk archeologai randa indų ir dekoracijų liekanas, kurias žmonės nešiojo prieš daugelį tūkstantmečių!
Čia esmė slypi neeiliniame neorganinių junginių molekulių ir jas sudarančių dalelių - atomų - stiprume. Iš tiesų, atskiri atomai gali egzistuoti labai ilgai, be esminių pokyčių. Iš tiesų, norint sunaikinti ar „perdaryti“ atomą, reikia pakeisti jo branduolį, ir tai yra per sunki užduotis.
Tačiau gamtoje, pasirodo, yra ir atomų, kurių branduoliai keičiasi savaime, savaime, kaip sako fizikai. Būtent šie branduoliai buvo vadinami radioaktyviaisiais, nes, transformuodamiesi, jie skleidžia spindulius. Taigi radioaktyvumas yra fizinis reiškinys, kurio metu įvyksta vienokie ar kitokie atominių branduolių pertvarkymai. Paprastai tai yra trijų rūšių spinduliai. Jie buvo pavadinti graikų abėcėlės raidėmis: alfa, beta ir gama. Alfa ir beta spinduliai yra dalelių srautai. Visų pirma, alfa dalelės yra helio elemento atomai, neturintys jų elektronų. Beta dalelės yra elektronų srautas, o gama spinduliai yra elektromagnetiniai virpesiai, savo savybėmis šiek tiek panašūs į rentgeno spindulius. Taigi radioaktyvaus elemento atomas, išstumdamas alfa arba beta dalelę iš branduolio, virsta kito elemento atomu. Taigi, pavyzdžiui, radžio atomas, skleidžiantis alfa dalelę, virsta elemento, vadinamo radonu, atomu.
Tyrinėdami radioaktyvius elementus (kurių, beje, pasirodė ne taip jau mažai), mokslininkai pastebėjo dvi labai įdomias savybes. Vienas iš jų susidarė tuo, kad to paties tipo radioaktyviųjų atomų skilimo (arba, tiksliau, transformacijos) greitis yra griežtai pastovus ir praktiškai neturi įtakos jokie išoriniai veiksniai. Tai priklauso tik nuo turimo radioaktyvaus elemento kiekio. Taigi, pavyzdžiui, jei turime vieną gramą radžio, pusė visų turimų atomų suirs tiksliai per 1620 metų. Likęs pusgramas suirs perpus (t. Y. Jų skaičius sumažės perpus) taip pat po 1620 metų ir kt. Be to, kiekvienos atomo rūšies skilimo greitis yra griežtai pastovus ir tol, kol atsiras dviejų skirtingų tipų radioaktyviųjų atomų buvo nustatyta tokia pati pusinės eliminacijos trukmė (tada yra tas laikotarpis, per kurį pusė visų atomų transformuojasi).
Kitas bruožas buvo tas, kad, kaip paaiškėjo, radioaktyvieji spinduliai gali veikti gyvus audinius. Pirmasis tai atrado radioaktyvumo atradėjas Henris Becquerelis. Norėdamas pademonstruoti radžio druskų švytėjimą tamsoje, jis krūtinės kišenėje nešėsi stiklinę ampulę su šia druska. Po kurio laiko ant kūno, priešais ampulę, jis aptiko lengvą paraudimą, panašų į lengvą nudegimą, kuris vėliau virto maža opa. Mokslininkas visiškai pagrįstai šį reiškinį priskyrė radioaktyviųjų spindulių veikimui. Beje, opa užgijo labai lėtai ir visiškai užgijo tik po daugelio mėnesių. Tada, praėjus beveik penkiasdešimt metų iki Hirosimos ir Nagasakio, radioaktyvieji atomai įspėjo žmones apie jų pavojų.
Iš ko jis susideda?
Paaiškėjo, kad pagrindinis pavojus yra ne pačios medžiagos, o radiacija, kurią jie skleidžia radioaktyvios transformacijos procese. Visi trys vieno ar kito laipsnio spindulių tipai gali sąveikauti su įvairiomis neorganinio ir organinio pobūdžio medžiagomis, įskaitant „medžiagą“, iš kurios yra pastatytos gyvo organizmo ląstelės. Nors visos trys radiacijos rūšys labai skiriasi viena nuo kitos, iš pradžių jų poveikį gyviesiems audiniams galima laikyti tam tikru mastu.
Bet čia, žinoma, yra keletas ypatumų. Kadangi alfa spinduliuotė yra gana sunkių (palyginti su beta dalelėmis) helio atomo branduolių srautas, šie branduoliai, eidami per medžiagą, sukelia didžiausius jų kelyje sutinkamų molekulių sutrikimus. Šia prasme gama spinduliai yra saugiausi - jie mažiausiai sąveikauja su medžiaga, per kurią praeina. Beta dalelės šiuo atžvilgiu užima tarpinę padėtį. Taigi alfa spinduliai yra pavojingiausi. Tačiau yra ir kita šio klausimo pusė. Faktas yra tas, kad dėl savo masyvumo ir stiprios sąveikos su materija alfa dalelės turi labai mažą vadinamąjį „diapazoną“, tai yra kelią, kurį jos praeina tam tikroje medžiagoje. Net plonas popieriaus gabalas jiems yra neįveikiama kliūtis. Visų pirma buvo nustatyta, kad alfa spinduliai prasiskverbia į žmogaus odą tik kelių mikronų gylyje. Natūralu, kad išorinio švitinimo metu jie negali sukelti gilių vidaus organų pažeidimų. Tuo pačiu metu gama spinduliai, nors ir daug mažiau sąveikauja su materija, tačiau jų skvarbumas yra toks didelis, kad žmogaus kūnas praktiškai negali būti jiems apčiuopiamas barjeras. Ne veltui branduoliniai reaktoriai yra apsupti storomis betoninėmis sienomis - visų pirma, tai yra tam tikri gama spindulių „spąstai“, atsirandantys veikiant reaktoriui.Kadangi gama spindulių kelias žmogaus kūne yra daug tūkstančių kartų ilgesnis nei alfa dalelių kelias, natūralu, kad jie gali sunaikinti daugelį kelyje „susiduriančių“ cheminių ir biologinių darinių. Štai kodėl, veikiant išorinėms radioaktyviosioms medžiagoms, manoma, kad gama spinduliai kelia didžiausią pavojų. Tiesa, vaizdas žymiai pasikeičia, jei į organizmą patenka radioaktyvioji medžiaga. Tuomet pavojingiausi yra alfa spinduliai, kurie intensyviai sąveikauja su vidinių audinių ląstelėmis.
Pagrindinis pavojus, kaip pažymėta aukščiau, yra tam tikrų kūno molekulių sunaikinimas sąveikaujant su radiacija. Taigi, pavyzdžiui, vandens molekulės stipriau disocijuojasi į įelektrintus vandenilio ir hidroksilo jonus. Bet, ko gero, daug blogiau, kai vietoj atsiribojimo molekulė „suskaidoma“ į dvi neutralias grupes (vadinamuosius radikalus), kurios, nors ir egzistuoja laisva forma itin trumpą laiką, turi labai aukštą reaktyvumas.
Tokios transformacijos, žinoma, gali vykti ne tik vandens molekulėse, bet ir kituose cheminiuose junginiuose, kurie sudaro gyvą organizmą. Vienu metu net buvo manoma, kad organizmo žalą dėl radiacijos padaro būtent šie fragmentai, kai kurie iš jų yra labai pavojingi. Tačiau netrukus šios hipotezės atsisakyta, nes jai prieštaravo itin maža galimų susidaryti medžiagų koncentracija. Iš tiesų, net intensyviai švitinant kūną, tokių fragmentų kiekis neturėjo viršyti dešimties milijardų gramų. Dabar mokslininkai mano, kad tikriausiai iš pradžių susidarę jonai ir radikalai sąveikauja su dar nesunaikintomis molekulėmis. Tokių „antrinių“ reakcijų produktai savo ruožtu sąveikauja su naujomis molekulėmis, todėl sunaikintų molekulių skaičius didėja kaip lavina, tai yra šiuo atveju stebima vadinamoji grandininė reakcija. Dėl to įvairių medžiagų (ypač vitaminų-fermentų), reguliuojančių žmogaus organizmo veiklą, sudėtis, taip pat daugybės fiziologinių funkcijų ir biocheminių procesų pokyčiai (kaulų čiulpų kraujodaros funkcija, kvėpavimo takų funkcija). kraujas ir kt.) labai kinta. Dėl to, atsižvelgiant į radiacijos intensyvumą, atsiranda viena ar kita radiacinės ligos forma. Ir nors dabar buvo sukurti veiksmingi jo gydymo metodai, naudojant vaistus, kurie nutraukia transformacijų grandinę, vadinamieji inhibitoriai, lemiamą reikšmę turi ne tik atominių ir termobranduolinių ginklų naudojimas, bet ir bandymas. radiacinių ligų prevencijoje.
Labai patartina naudoti radioaktyvius vaistus daugelio ligų profilaktikai ir gydymui. Net radioaktyvumo tyrimo pradininkai - Pierre ir Marie Curie radžio preparatus naudojo kaip savotiškus vaistinius preparatus. Šiuo metu radioaktyvieji izotopai yra plačiai naudojami gydant įvairių tipų piktybinius navikus. Bet, ko gero, labiausiai žinomas radioaktyviųjų medžiagų naudojimas palaikant žmogaus gyvybingumą, užkertant kelią daugybei ligų yra vadinamųjų radono vonių naudojimas.
Faktas yra tas, kad radis radioaktyvaus skilimo metu virsta radioaktyviu dujiniu elementu radonu. Vanduo, prisotintas tokiomis radioaktyviomis dujomis, yra radono vonia. Ir nors šiuo metu daugelyje klinikų jie ruošia dirbtinio radono vonias, mūsų Tarybų Sąjungoje garsiausias natūralus radono vandenų „indėlis“ yra Kaukazo šaltiniai prie Tskhaltubo. Terapeutai juos tyrinėjo ilgą laiką.Nustatyta, kad radono vonių poveikį daugiausia lemia radonas, ypač alfa spinduliuotė, atsirandanti radono radioaktyvaus skilimo metu. Būtent nereikšmingų apšvitinimo alfa dalelėmis dozių poveikis paaiškina gydomąsias radono vonių savybes.
Kaip paaiškėjo, atliekant radono vonias, kūnas yra veikiamas radiacijos ne tik iš išorės, bet ir iš vidaus. Kadangi radonas yra dujinis, jis lengvai prasiskverbia į žmogaus kūną, taip pat per odą tiesiai į kraują. Taigi, atliekant radono vonias, organizmas yra vienodai ir plačiai apšvitintas alfa dalelėmis. Tuo pačiu paaiškėjo, kad tik maždaug vienas procentas vandenyje ištirpusio radono turi gydomąjį poveikį. Be to, šis veiksmas yra labai ribotas. Kadangi radonas yra dujinis, per 1–2 valandas išsimaudžius jis beveik visiškai pašalinamas iš organizmo. Per šį laiką tik apie pusė procento radono turi laiko suirti. Taigi, kaip matote, kūno poveikis maudantis yra ne tik labai trumpas, bet ir nereikšmingas. Tačiau būtent šios minimalios radiacijos dozės yra gydomosios. Nustatyta, kad radono vonių vartojimas nežymiai veikia odos kraujagyslių susiaurėjimą ir širdies susitraukimus. Tuo pačiu metu šiek tiek sumažėja kraujospūdis, taip pat padidėja medžiagų apykaitos greitis. Be to, padidėja kraujodaros organų funkcijos. Dėl radono vonių organizme padaugėja oksidacinių procesų, kurie prisideda prie jo gyvybinės veiklos. Radono vonios ypač ryškiai veikia nervų sistemą. Visų pirma sustiprėja smegenų žievės slopinimo procesai, o tai savo ruožtu padeda pagerinti miegą. Taip pat pažymėta, kad radono vonios turi (nors ir nedidelį) skausmą malšinantį ir priešuždegiminį poveikį. Nustatyta, kad kai kuriais atvejais tokios vonios pašalina lėtinius uždegiminius procesus tam tikruose žmogaus kūno organuose (sąnariuose ir kauluose).
Pastaruoju metu vadinamieji paženklinti atomai plačiai paplito medicinos ir biochemijos praktikoje. Tai yra įprastų cheminių elementų atomai, tik radioaktyvūs. (Chemikai juos dažnai vadina radioaktyviaisiais izotopais.)
Dideles galimybes radioaktyvieji izotopai suteikė mokslininkams atliekant metabolizmo tyrimus (tiek augalų, tiek gyvūnų organizmuose). Pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad vištienos kiaušinio baltymai susidaro (sintetinami) iš maisto, kuris buvo viščiukams šeriamas maždaug mėnesį prieš kiaušinių dėjimą. Tuo pačiu metu kalcio, kuris prieš tai dieną buvo šeriamas bandomajam paukščiui, naudojamas kiaušinio lukštui sukurti. Radioaktyviųjų indikatorių (arba paženklintų atomų) metodas leido mokslininkams atrasti labai didelio metabolizmo praeities tarp gyvo organizmo ir aplinkos faktą. Taigi, pavyzdžiui, anksčiau buvo laikoma visuotinai pripažinta, kad audiniai atnaujinami gana ilgais intervalais, skaičiuojant metais. Tačiau iš tikrųjų paaiškėjo, kad beveik visiškas visų senų kūno riebalų pakeitimas naujais žmogaus organizme trunka vos dvi savaites. Paženklinto vandenilio (tričio atomų) naudojimas vienareikšmiškai parodė, kad gyvūnų organizmai sugeria sodą ne tik per virškinamąjį traktą, bet ir tiesiogiai per odą.
Įdomių rezultatų mokslininkai pasiekė naudodami radioaktyviuosius geležies izotopus. Taigi, pavyzdžiui, buvo galima atsekti „savo“ ir perpilto (donoro) kraujo elgesį organizme, kurio pagrindu buvo žymiai patobulinti jo laikymo ir išsaugojimo metodai.
Yra žinoma, kad kraujo raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų) sudėtis apima hemoglobiną - sudėtingą medžiagą, kurioje yra geležies. Paaiškėjo, kad jei gyvūnui suleidžiamas maistas su radioaktyviuoju geležies izotopu, tai jis ne tik nepatenka į kraują, bet ir visiškai neįsisavinamas.Net jei gyvūno kraujyje kažkaip sumažėja eritrocitų kiekis kraujyje, pirmajame etape geležies absorbcija vis tiek nevyksta. Ir tik tada, kai eritrocitų skaičius senų geležies atsargų sąskaita pasiekia normą, padidėja radioaktyviosios geležies asimiliacija. Geležis organizme nusėda „atsargoje“ kompleksinio feritino junginio pavidalu, kuris susidaro sąveikaujant su baltymu. Ir tik iš šio „sandėlio“ kūnas semiasi geležies sintezei hemoglobinas.
Ankstyvai ligų diagnostikai buvo naudojama nemažai radioaktyviųjų izotopų. Taigi, pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad gedimų atveju Skydliaukė jodo kiekis joje smarkiai sumažėja. Todėl jodas, įnešamas į kūną vienokia ar kitokia forma, jį kaupia gana greitai. Tačiau analizuoti gyvo žmogaus skydliaukės jodo neįmanoma. Čia vėl gelbėjo paženklinti atomai, ypač radioaktyvusis jodo izotopas. Įvedę į kūną, tada stebėdami jo praėjimo kelius ir kaupimosi vietas, gydytojai sukūrė metodą, kaip nustatyti pradines Greivso ligos stadijas.
Vlasovas L.G. - Gamta gydo
|
