211service.com
Jak jaderný zpětný ráz poškozuje DNA
Thorium-232 je stříbřitý, radioaktivní kov, který je zvláště dobrý při pohlcování rentgenového záření. V počátcích rentgenového zobrazování lékaři běžně injekčně podávali pacientům oxid thoričitý, protože produkoval vysoce kontrastní snímky. Mezi 30. a 50. léty 20. století dostalo tyto dávky asi 10 milionů lidí.
Výhodou oxidu thoričitého neboli Thorotrastu, jak se mu říkalo, je, že na pacienty neměl téměř žádné bezprostřední vedlejší účinky, na rozdíl od jiných kontrastních látek, které byly často nebezpečné. A poločas rozpadu thoria je asi 14 miliard let, takže je relativně stabilní.
Co lékaři v té době neoceňovali, byly dlouhodobé účinky na tělo. Po injekci se Thorotrast usadí v různých orgánech, kde má tendenci zůstávat. Biologický poločas rozpadu látky je 22 let.
Když se thorium nakonec rozpadne, spustí se sekvence pěti dalších rozpadů produkujících částice alfa. To vše se děje relativně rychle; čtyři z nich během několika hodin nebo zlomků sekundy.
Z toho důvodu se Thorotrast ukázal jako vysoce karcinogenní, ale často v časovém měřítku měřeném v desetiletích. Jako kontrastní látka byla nakonec v 50. letech stažena.
Problém pro fyziky je vypočítat účinky prvků, jako je thorium, na tělo. Dlouho věděli, že vysokoenergetické částice uvolněné během rozpadu poškozují tělo rozbitím a poškozením molekul, jako je DNA.
Ale dnes Evandro Lodi Rizzini a kamarádi z University of Brescia v Itálii tvrdí, že fyzici přehlédli další mechanismus, který může způsobit ještě větší škody.
Polonium-212 například uvolňuje částice alfa s energií 8748 keV, které se pak rozbijí do jakýchkoliv molekul v okolí, dokud jejich energie nebude absorbována.
Ale Lodi Rizzini a spol. poukazují na to, že v této reakci je ještě jedna složka: jádro olova-208, které se vrací zpět s energií 170 keV. V případě thoria-232 je výsledkem alfa částice s energií 4012 keV a jádrem radia-228, které se odrazí s energií 66 keV.
Nikdo neuvažoval o škodě, kterou tato zpětně naklánějící se jádra mohou způsobit DNA. Do teď.
Lodi Rizzini a kamarádi říkají, že jsou větší a těžší, takže tato jádra zjevně cestují méně daleko v těle, možná na vzdálenost několika stovek nanometrů. To znamená, že pokud k rozpadu dojde v blízkosti DNA, způsobí veškeré škody v této oblasti.
Naproti tomu alfa částice uvolní svou energii v mnohem větším objemu.
To má důležité důsledky. Zpětný ráz jádra po emisi částice α způsobí usazování energie (na blízké struktuře DNA) dokonce o dva řády větší než samotná částice α, říká italský tým.
Takže poškození od zpětného rázu jádra může být stokrát větší než poškození od alfa emise.
To by mohlo změnit způsob, jakým lidé uvažují o škodách, které radioaktivní rozpady mohou způsobit uvnitř těla. Lodi Rizzini slibuje podrobnější hodnocení v blízké budoucnosti.
Může také vést k novým strategiím kontroly škod, které tyto látky mohou způsobit. Pokud je to jádro spíše než alfa částice, které způsobuje většinu poškození, mohou existovat způsoby, jak toho využít ve svůj prospěch.
Možná něco, o čem by čtenáři blogu arXiv mohli spekulovat.
Ref: arxiv.org/abs/1107.3699 : O důležitosti jaderného zpětného rázu při emisi α v blízkosti DNA