Kā kodolenerģijas atsitiens bojā DNS

Torijs-232 ir sudrabains, radioaktīvs metāls, kas īpaši labi absorbē rentgena starus. Rentgena attēlveidošanas pirmajās dienās ārsti regulāri injicēja pacientiem torija dioksīdu, jo tas radīja augsta kontrasta attēlus. No pagājušā gadsimta 30. gadiem līdz piecdesmitajiem gadiem šīs devas saņēma aptuveni 10 miljoni cilvēku.

Torija dioksīda vai, kā to sauca, Thorotrast priekšrocība ir tā, ka atšķirībā no citām kontrastvielām, kas bieži vien bija bīstamas, tam gandrīz nebija tūlītējas blakusparādības uz pacientiem. Un torija pussabrukšanas periods ir aptuveni 14 miljardi gadu, tāpēc tas ir salīdzinoši stabils.

Tas, ko ārsti tolaik nenovērtēja, bija ilgtermiņa ietekme uz ķermeni. Pēc injekcijas Thorotrast nogulsnējas dažādos orgānos, kur tas mēdz palikt. Materiāla bioloģiskais pussabrukšanas periods ir 22 gadi.

Kad torijs galu galā sadalās, tas sāk piecu turpmāku sabrukšanas secību, veidojot alfa daļiņas. Tas viss notiek salīdzinoši ātri; četras no tām dažu stundu vai sekundes daļu laikā.

Šī iemesla dēļ Thorotrast izrādījās ļoti kancerogēns, bet bieži vien laika posmā, ko mēra gadu desmitiem. Galu galā tas tika izņemts kā kontrastviela 1950. gados.

Fiziķu problēma ir aprēķināt tādu elementu kā torija ietekmi uz ķermeni. Viņi jau sen ir zinājuši, ka lielas enerģijas daļiņas, kas izdalās sabrukšanas laikā, bojā ķermeni, iekļūstot tādās molekulās kā DNS un bojājot tās.

Taču šodien Evandro Lodi Rizzini un draugi no Brešas universitātes Itālijā saka, ka fiziķi ir palaiduši garām citu mehānismu, kas var radīt vēl lielāku kaitējumu.

Piemēram, polonijs-212 atbrīvo alfa daļiņas ar 8748 keV enerģiju, kas pēc tam ietriecās jebkurā tuvumā esošās molekulās, līdz tā enerģija tiks absorbēta.

Bet Lodi Rizzini un kolēģi norāda, ka šai reakcijai ir vēl viena sastāvdaļa: svina-208 kodols, kas atsitiena ar 170 keV enerģiju. Torija-232 gadījumā rezultāts ir alfa daļiņa ar enerģiju 4012 keV un rādija-228 kodols, kas atsitās ar 66 keV enerģiju.

Neviens nav uzskatījis, kādu kaitējumu šie atgrūšanās kodoli var nodarīt DNS. Līdz šim brīdim.

Lodi Rizzini un draugi saka, ka šie kodoli, būdami lielāki un smagāki, acīmredzot virzīsies mazāk tālu ķermenī, iespējams, dažu simtu nanometru attālumā. Tas nozīmē, ka, ja sabrukšana notiek netālu no DNS, tā nodarīs visu kaitējumu šajā apgabalā.

Turpretim alfa daļiņa atbrīvos savu enerģiju daudz lielākā apjomā.

Tam ir svarīgas sekas. Kodola atsitiens pēc α daļiņu emisijas izraisīs enerģijas nogulsnēšanos (tuvumā esošajā DNS struktūrā) pat par divām kārtām lielāku nekā pati α daļiņa, norāda Itālijas komanda.

Tātad atgrūšanās kodola radītais kaitējums var būt simts reižu lielāks nekā alfa emisijas radītais kaitējums.

Tas varētu mainīt veidu, kā cilvēki domā par kaitējumu, ko organismā var nodarīt radioaktīvā sabrukšana. Lodi Rizzini tuvākajā laikā sola sīkāku novērtējumu.

Tas var arī radīt jaunas stratēģijas, lai kontrolētu kaitējumu, ko šīs vielas var nodarīt. Ja lielāko daļu bojājumu nodara kodols, nevis alfa daļiņa, var būt veidi, kā to izmantot kā priekšrocību.

Iespējams, arXiv emuāra lasītājiem ir jādomā par kaut ko.

Atsauce: arxiv.org/abs/1107.3699 : Par kodolenerģijas atsitiena nozīmi α emisijā DNS tuvumā

paslēpties