Pole elektromagnetyczne

To stan przestrzeni, w której na obiekt obdarzony ładunkiem działają siły elektromagnetyczne. Pole składa się z dwóch pól:

- elektrycznego, oznaczonego za pomocą litery E - układ ładunków elektrycznych wytwarza we wszystkich punktach przestrzeni pole elektryczne, działające za pomocą sił na dowolny umiejscowiony w nim ładunek. Jednostką natężenia pola elektrycznego jest V/m.

- magnetycznego - M - pole wytwarzane przez ładunki elektryczne znajdujące się w ruchu. Natężenie pola wyraża się w A/m.

Źródła pola elektromagnetycznego

- naturalne -pola atmosferyczne, emisja ziemska, emisja pozaziemska

- sztuczne - linie przemysłowe, urządzenia nadawcze od 3 kHz do 300 GHz, kuchenki mikrofalowe, telefony komórkowe

Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na organizm ludzki

- Efekt termiczny

Promieniowanie elektromagnetyczne podczas oddziaływania na organizm ludzki może zostać pochłonięte i zamienione w ciepło. Pod wpływem pola dochodzi w atomach do polaryzacji elektronowej. PEM powoduje nawet polaryzację jonową. Nasilenie efektu termicznego zależy od rodzaju tkanki, zawartości wody, szybkości rozpraszania ciepła.

Zjawisko nagrzewania tkanek przez PEM znalazło zastosowanie w medycynie, w dziedzinie zwanej diatermią. Jest to zabieg ciepło leczniczy stosowany w przewlekłych chorobach stanów zapalnych i przykurczy mięśni.

- Efekt nietermiczny

Występowanie zaćmy soczewek ocznych, zmiana przepływu jonów wapnia, potasu i sodu przez błony biologiczne, zaburzenia snu i bóle głowy.

Budowa atomu

• Składa się z jądra mającego ładunek dodatni i skupiającego prawie całą masę oraz krążących wokół niego elektronów o znikomej masie i ładunku ujemnym.

• Jądro atomowe składa się z dodatnio naładowanych protonów i obojętnych elektrycznie neutronów.

• Masa neutronu wynosi 1839,6 masy elektronu, a masa protonu 1836,6 masy elektronu.

• Promień jądra jest rzędu 10^-14

• Liczbę protonów w jądrze oznacza się literą Z, jest to tzw. liczba atomowa, informuje ponadto o ilości elektronów w atomie.

• Sumę liczby protonów i neutronów oznacza się literą A i jest to tzw. liczba masowa.

• Liczbę neutronów obliczamy z zależności „A - Z”

• Atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów nazywamy izotopami.

• Izobary - atomy różnych pierwiastków zawierających taką samą liczbę nukleonów (o takiej samej liczbie A) różniące się liczbą atomową (Z)

Promieniowanie jonizujące

To promieniowanie posiadające wystarczająco wysoką energię do oderwania elektronów od atomu lub cząsteczki. W wyniku jonizacji pojawia się w ośrodku pewna liczba kationów oraz elektrony swobodne.

Promieniowanie jonizujące powstaje w wyniku samoistnego rozpadu jąder atomowych, rozszczepiania jąder atomowych, gwałtowenej utraty energii przez rozpadające się cząsteczki.

Rodzaje promieniowania jonizującego

• Korpuskularne

• Alfa

• Beta

• Neutronowe

• Elektromagnetyczne

• X

• Gamma

Promieniowanie alfa - podczas rozpadu α wyrzucane są z jądra cząsteczki α czyli jądra helu. Poruszają się z prędkością 10⁷ m/s i posiadają ładunek dodatni oraz silne właściwości jonizujące ośrodka, przez który przechodzą. Są mało przenikliwe, w powietrzu ich zasięg wynosi kilka cm. Z trudem przenikają przez pojedyńczą kartkę papieru, zasięg w powietrzu to 10 cm.

Promieniowanie ß - może powstać na skutek rozpadu ß⁺ lub ß^-.

Rozpad ß^- to strumień szybko poruszających się elektronów, posiadają one ujemny ładunek elektryczny i właściwości jonizujące. Ich zasięg w powietrzu wynosi kilka metrów. Mogą przenkać przez kilkumilimetrową osłonę miedzianą.

Rozpad ß⁺ to strumień szybko poruszających się elektronów dodatnich, nzywanych pozyforami. Posiada podobne właściwości jak ß^-, z tym, że ładunek dodatni.

Rozpad γ - promieniowanie elektromagnetyczne o bardzo dużej przenikliwości bez emitowania dodatkowej cząsteczki. Posiada własności jonizujące mniejsze niż promieniowanie β. Do promieniowania γ dochodzi podczas przejścia atomu ze stanu wzbudzonego do stanu o niższej energii. Promieniowanie γ towarzyszy często rozpadowi α lub β.

Promieniotwórczość - zdolność samoistnego wysyłania promieniowania jonizującego przez jądra niektórych pierwiastków, występująca w przyrodzie promieniotwórczość, która powstaje bez ingerencji człowieka to promieniotwórczość naturalna.

Promieniotwórczość naturalna - sprowadza się do przemian zachodzących w jądrach pierwiastków ciężkich od Z = 81 do Z = 92. Większość promieniotwórczych nukleidów występujących w przyrodzie tworzy trzy szeregi promieniowania:

- szereg uranowy - izotopem wyjściowym jest uran, a produktem końcowym trwały izotop ołowiu ₂₀₆ Pb.

- szerego uranowo-aktynowy - izotopem wyjściowym jest uran, a produktem końcowym trwały izotop ołowiu ₂₀₇ Pb.

- szereg torowy - izotopem wyjściowym jest tor, a produktem końcowym trwały izotop ołowiu ₂₀₈ Pb.

Źródłem promieniotwórczości naturalnej mogą być pierwiastki lżejsze, np. tryt, węgiel, platyna, potas, nie tworzą one jednak szeregów promieniotwórczych.

Promieniotwórczość sztuczna - w 1934 roku Irena i Fryderyk Joliot- curie otrzymali pierwszy sztuczny pierwiastek promieniotwórczy - izotop fosforu. Przeprowadzone doświadczenie polegało na bombardowaniu emitowanymi przez polon cząstkami α płytki wykonanej z glinu.

Promieniowanie rentgenowskie

W 1895 roku niemieckiego fizyk Wilhelm Conrad roentgen, badając wyładowania elektryczne w rozrzedzonych gazach odkrył nowy rodzaj promieniowania, które nazwał promieniowania X. Promieniowanie to powstaje w wyniku hamowania szybko pędzących elektronów w ośrodku materialnym.

• Podobnie do promieniowania gamma - to promieniowanie elektromagnetyczne

• Wywołuje jonizację ośrodka

• Nie odbywa się w polu elektromagnetycznym

• Jest niewidzialne, oddziałuje z kliszą fotograficzną

• Przenika przez materiały, które są nieprzenikliwe dla światła (drewno, tkanka mięśniowa, aluminium)

• Jest silnie pochłaniane przez materiały o większym ciężarze właściwym (np. ołów)

• Długość fali promieniotwórczej wynosi od 10 pm do 10nm.

Źródłem promieniowania X w aparacie RTG jest lampa w której:

• Elektrony emitowane są z żarzącej się katody

• Uzyskują dużą energię kinetyczną dzięki silnemu polu elektrycznemu występującemu między katodą a anodą

• Energia ta pozwala im na penetrację wnętrza anody

• Podczas zderzenia z tarczą anody elektrony zostają nagle zahamowane w wyniku czego następuje wytworzenie promieniowania rtg i ciepła

Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego i gamma z materią

Zjawisko fotoelektryczne - to emisja elektronów z ośrodka pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. Zaabsorbowanie kwantu promieniowania X lub gama przez związany w atomie elektron może spowodować że uzyska on energię większą od jego energii wiązania i nastąpi wybicie. Taki elektron opuszczający atom nazywamy fotoelektronem,. Atom pozbawiony elektronu staje się jonem dodatnim. Wybity elektron ulega zderzeniu z sąsiednimi elektronami jonizując je. Fotoelektron traci stopniowo swą energię i ulega przyłączeniu do jonu dodatniego - powstaje jon obojętny lub z atomem obojętnym - powstaje ujemny anion. Wyniku działania pojedynczego fotonu powstaje w ośrodku pewna liczba jonów.

Efekt Comptona- możemy opisać jako sprężyste zderzenie fotonu z elektronem swobodnym (foton posiada tak dużą energię, że energię elektronu możemy zaniedbać i uważać go za swobodny) po zderzeniu foton zostaje odrzucony pod kątem elektron zaś uzyskuje pęd. Elektrony Comptonowskie oddziałują z otoczeniem podobnie jak fotoelektrony zaś foton powstały w wyniku odrzucenia oddziałuje dalej z energią

Tworzenie par - jeśli kwant promieniowania posiada energię wi®kszą 1,02 MeV może w pobliżu jądra atomu przekształcić się w parę elektron (negaton) - pozyton. Powstałe elektrony jonizują atomy kosztem swej energii kinetycznej. Pozytony po jej utracie łączy się z negatonem - oba elektrony ulegają unicestwieniu a w ich miejsce powstają dwa kwanty promieniowania gama biegnące w przeciwnym kierunku.

Wpływ promieniowania jonizującego na organizm człowieka

Fizyczny przebieg oddziaływania promieniowania jonizującego w żywych tkankach nie różni się od przebiegu tych procesów w materii nieożywionej. Istotne z biologicznego punktu widzenia jest oddziaływanie produktów wtórnych ze składnikami komórek. Można wyróżnić kilka stadiów występujących kolejno jedno po drugim, oddziaływania promieniowania jonizującego na żywy organizm.

1. Stadium pochłaniania energii przez struktury komórkowe - naładowane cząsteczki wchodzą w głąb tkanek, tracą swą energię na skutek oddziaływania z elektronami atomów.

2. Stadium oddziaływania elektrycznego - następuje przekazywanie energii składników poprzez polaryzację i pobudzenie atomów i cząsteczek. Pozbawione elektronów atomów stają się jonami, a wybite elektrony mogą oddziaływać z atomami. Stadium pochłaniania energii oraz stadium oddziaływania elektrycznego przebiega tak samo dla materii ożywionej i nieożywionej. Podstawowymi efektami odgrywającymi tu rolę są: zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona, efekt tworzenia par.

3. Stadium zmian fizyczno-chemicznych - powstałe jony i wzbudzone atomy są bardzo nietrwałe i biorą udział w szeregu różnych skomplikowanych reakcji. Zachodzi radioliza wody, powstanie wolnych rodników, uszkodzenie DNA.

4. Stadium zmian chemicznych - wolne rodniki reagują z innymi cząsteczkami w komorach powodując niekorzystne zmiany.

5. Stadium zmian biologicznych - zaburzenia działania komórki może powodować poważne skutki biologiczne z jej śmiercią włącznie. Zmiany w materiale genetycznym mogą się utrwalać i po wielu latach ujawniać się chorobą nowotworową.

We wcześniejszych analizach radiologicznych mających na celu umysłowić w jaki sposób promieniowanie zagraża prawidłowemu funkcjonowaniu komórek i tkanek posługiwano się teoriami:

Trafienia w cel - opierała się ona na założeniu iż kwant energii lub cząsteczka promieniowania korpuskularnego trafiając w ważną dla funkcjonowania komórki strukturę może bezpośrednio spowodować zmianę lub uszkodzenie biologiczne istotnej funkcji - uszkodzenie komórki

Teoria radiochemiczna (pośredniego oddziaływania)zakłada, że w powstawaniu uszkodzeń popromiennych kluczową rolę odgrywa woda jako główny składnik układów biologicznych. Na jedną cząsteczkę DNA w komórce przypada 700 cząsteczek białka i aż 1,2 x 10⁷ cząsteczek wody wg teorii przewaga wody jest tak duża że trawienia bezpośrednie na związki organiczne można pominąć

Obecnie przyjmuje się, że w skutek trafienia bezpośredniego powstaje 20% uszkodzeń, a 80% w skutek zmian radiochemicznych.

Skutki somatyczne i genetyczne promieniowania jonizującego

Cechą promieniowania jonizującego jest to, że zmiany chorobowe mogą ujawnić się nie tylko u osoby napromieniowanej, ale także u jej potomstwa. W pierwszym przypadku mówimy o skutkach somatycznych, w drugim o genetycznych - dziedzicznych.

Somatyczne:

• Wczesne

• Choroba popromienna

• Ostra

• Przewlekła

• Miejscowe uszkodzenie skóry

• Odległe

• Zmętnienie soczewek i zaćma

• Aberracje chromosomowe w komórkach somatycznych

• Nowotwory złośliwe

• Niepłodność

• Zahamowanie wzrostu i rozwoju

• Genetyczne

• Mutacje genowe - dominujące, recesywne

• Aberracje chromosomowe w komórkach rozrodczych

• Nowotwory złośliwe

• Niepłodność

• Zahamowanie wzrostu i rozwoju

Skutki stochastyczne i deterministyczne

• To skutki późne, których związek przyczynowy z promieniowaniem daje się wykazać dopiero w badaniach statystycznych

• Mają charakter losowy

• Wywoływane przez małe dawki promieniowania

• Są to efekty bezprogowe - nie istnieje dawka uznawana za bezpieczną

• Prawdopodobieństwo wystąpienia wzrasta ze wzrostem promieniotwórczej dawki

Skutki stochastyczne można podzielić na somatyczne i genetyczne.

Skutki somatyczne:

• indukowanie zmian nowotworowych - kancerogeneza popromienna. Rozpoczyna się od przemiany normalnej komórki w nowotworową czyli tzw. transformacji nowotworowej. W rezultacie zmian spowodowanych pochłonięciem prze komórkę dawki promieniowania jonizującego zyskuje ona zdolność do niekontrolowanych podziałów. Zyskanie zdolności do niekontrolowanych podziałów nie przesądza jeszcze o powstaniu nowotworu w „uzłośliwieniu” komórki musi zajść jeszcze wiele zmian w jej genomie, funkcjonowaniu, metabolizmie

• osłabienie układu immunologicznego w ludzi co powoduje zwiększoną śmiertelność noworodków

Skutki genetyczne:

• skutki genetyczne występują wtedy gdy napromieniowaniu ulegną komórki rozrodcze. Skutki napromieniowania będą uwidaczniać się wówczas u potomstwa. Mogą być przekazywane jako zaburzenia dziedziczne następnym pokoleniom. Najczęściej schorzenia te powodują śmierć dziecka zaraz po urodzeniu, rzadziej zaburzenia pojedynczych komórek lub układów.

Skutki deterministyczne

• wywołują zmiany w tkankach i narządach w krótkim czasie po napromieniowaniu

• można ustalić związek pomiędzy napromieniowaniem, a objawami. Wywoływane są przez duże wartości dawek.

• Mają charakter progowy, nasilenie wzrasta ze wzrostem dawki

• Ogólnie polegają na uszkodzeniu znacznej liczby komórek co powoduje zaburzenia funkcjonowania całego organizmu. Objawy kliniczne pojawiają się od kilku minut do kilku dni po ekspozycji na promieniowanie.

• Następstaw mogą być miejscowe lub ogólne

• Ubytki komórek nie mogą być wyrównane przez komórki pozostałe przy życiu

• Reakcje zapalne

• Zaburzenia czynności i wewnątrzwydzielniczych tkanek

• Utrata kończyn

• Martwicze zmiany skóry oraz narządów

Narażenie ludzi na promieniowanie jonizujące

Każdy człowiek narażony jest na działanie promieniowania jonizującego pochodzącego ze źródeł naturalnych i sztucznych. Środowiskowe źródła promieniowania jonizującego to:

• Naturalne izotopy potasu którego zawartość w potasie naturalnym wynosi 0,00119%. Z potasu K-40 człowiek otrzymuje dawkę 0,3 mSv rocznie

• Izotopy naturalnych szeregów promieniotwórczych zgromadzone w skorupie ziemskiej i wodzie

• Promieniowanie kosmiczne (dawki promieniowania kosmicznego zależą od wysokości na poziomie morza dawka ta wynosi 0,25 mSv rocznie, a na wysokości 2000 m n.p.m 0,6 mSv rocznie) jedna godzina lotu samolotem to dodatkowo 0,004 mSv

• - przedmioty codziennego użytku, telewizory i monitory ekranowe, glazura, farby stałego świecenia w zegarkach i kompasach

• - badania radiologiczne

• Prześwietlenie klatki piersiowej 1mSV

• Prześwietlenie zębów 0,09mSV

• Prześwietlenie jamy brzusznej 1,47mSV

• Tomografia komputerowa całego ciała 10mSV

• opad promieniotwórczy pochodzący z awarii jądrowych i prób z bronią jądrową

• Orientacyjna dawka roczna promieniowania ze źródeł naturalnych wynosi 2,6mSV natomiast ze źródeł sztucznych 0,9mSV (nie powinna przekraczać 1mSv)

Wolne rodniki

- Atomy, cząsteczki lub jej fragmenty zawierające na ostatnim orbitalu jeden lub kilka nieparzystych elektronów.

- Cechują się wysoką reaktywnością chemiczną, dążą do przyjęcia lub oddania elektronu

- Mogą powodować utlenianie lub reakcję związków chemicznych

Rodniki powstające w organizmie człowieka w warunkach fizjologicznych:

- *OH, *O₂

- w reakcjach utleniania biologicznego, w procesach enzymatycznych podczas fagocytozy, w wyniku autooksydacji

- powstające w zdrowym organizmie ze względu na wysoką reaktywność szybko ulegają przetworzeniu w niereaktywne produkty

- reakcje katalizują enzymy

- naturalne przeciwutleniacze nazywane zamiataczami rodników, pełnią funkcję ochronną przed ich niekorzystnym wpływem

- witaminy

Procesy indukowane przez wolne rodniki

1. Stany zapalne

2. Niedokrwistość serca

3. Choroby grzybicze i nowotworowe

4. Niewydolność oddechowa

5. Choroby neurologiczne

6. Choroby przewodu pokarmowego

7. Przyspieszenie procesów starzenia

Promieniowanie niejonizujące

To fale elektromagnetyczne w zakresie widzalnym, nadfioletowym i podczerwonym o długości fal od 10 do 100 nm. Promieniowanie to nie wywołuje jonizacji ośrodka, przez który przechodzi ze względu na niską energię jonizacji. Tylko fotony promieniowania nadfioletowego tzw. UV próżniowego posiadają dostateczną energię do jonizacji niektórych cząsteczek. Np. sodu.

Promieniowanie UV próżniowe może wywołać tylko pojedyńczą jonizację i dlatego nazywane jest promieniowaniem niejonizującym. Promieniowanie gamma i rtg może posiadać energię przewyższającą energię jonizacji atomów i pierwiastków nawet miliony razy większą.

Źródło promieniowania niejonizującego

Do źródeł promieniowania niejonizującego zaliczmy cząsteczki i atomy we wzbudzonych stanach elektronowych, podczas przechodzenia wzbudzonych elektronów do stanu podstawowego (o niższej energii) następuje emisja fotonów.

Rodzaje promieniowania niejonizującego

- termiczne - jeśli emisja jest wynikiem termicznego wzbudzenia cząsteczek i atomów

- luminescencji - jeśli emisja jest następstwem wzbudzenia nietermicznego. Czynnikiem wzbudzającym jest tu promieniowanie rentgenowskie jonizujące, pole elektromagnetyczne, fotony.

Dwa typy luminescencji

Fluorescencja występuje gdy wzbudzony elektron przechodzi ze stanu wzbudzonego prosto do stanu podstawowego. Długość fali promieniowania (wyemitowanego światła) jest dłuższa od długości fali zaabsorbowanej.

Fosforescencja jest procesem bardziej złożonym z przejściem w stan meta trwały. Czas trwania zjawiska jest długość nawet do kilku sekund

Reakcje fotochemiczne

Cząsteczki w stanach wzbudzonych różnią się reaktywnością, rozkładem elektronów oraz właściwościami chemicznymi w porównaniu ze swoimi odpowiednikami w stanie podstawowym. Badaniem reakcji zachodzących w organizmach żywych zajmuje się fotobiochemia.

Reakcje fotochemiczne

Mogą być jednocząsteczkowe i dwucząsteczkowe. Typy reakcji:

• Wytwarzanie witaminy D₃

Jest witaminą naturalną powstałą w skórze z prowitaminy 7-dehydrocholesterolu. Powstaje w wyniku fotoprzegrupowania w cząsteczce prowitaminy polegającego na rozerwaniu wiąania pomiędzy atomami węgla pod wpływem promieniowania UV-B. Rolą witaminy D₃ jest pobudzenie transportu wapnia.

• Fotodimeryzacja tyminy
  Reakcja fotodimeryzacji tyminy znalazła zastosowania w procesie dezynfekcji. Promieniowanie nadfioletowe absorbowane przez DNA nie występuje w naturalnym świetle słonecznym przy powierzchni ziemi. W celu jego wytworzenia stosuje się niskociśnieniowe lampy rtęciowe. Posiadają one maksimum emisji około 254 nm i cechują się skutecznym zwalczaniem bakterii. Lampy tego typu stosowane są w pomieszczeniach gdzie wymagana jest wysoka sterylność - sale operacyjne, gabinety zabiegowe, boksy laminarny.
  Działanie bakteriobójcze promieniowania UV polega na powstawaniu połączeń kowalencyjnych pomiędzy sąsiadującymi Tyminami. Takie dimery powodują zaburzenie replikacji.
  Bakterie w trakcie ewolucji wykształciły mechanizmy naprawcze uszkodzonego DNA. Jednym z mechanizmów jest rozszczepiania dimerów przez enzym fotolizę reakcja ta zachodzi przy udziale światła o dłuższych falach. Mechanizm ten nazywany jest fotoreaktywacją. Drugi mechanizm to tzw. ciemna reaktywacja nie wymaga udziału światła, polega na wypięciu uszkodzonego kawałka DNA i zastąpienia nowymi nukleotydami,. Proces ten katalizowany jest przez kompleks enzymatyczny - korekcyjną endonukleazą.

• Fotoizomeryzacja retinalu
  Barwnikiem umieszczonym w pręcikach odpowiedzialnym za widzenie jest rodopsyna (purpura wzrokowa). Zbudowana jest ona z 11-cis-retinalu połączonego kowalencyjnie z białkiem opsyną. W wyniku absorpcji światła 11-cis retinalu przechodzi w formę 11-trans-retinal. Następuje izomeryzacja oraz odłączenie od białka opsyny. W wyniku zmiany potencjału elektrycznego komórki powstaje impuls nerwowy

• Reakcja fotochemiczne ozonu atmosferycznego
  Ozon O₃ występuje w górnych warstwach atmosfery tworząc warstwę ozonową jej zadaniem jest zabezpieczenie organizmów bytujących na ziemie przed szkodliwym promieniowaniem nadfioletowym o długości fal poniżej 300 nm. Warstwę ozonową nazywa się często globalnym fotoprotektora. Ochronne działanie ozonu polega na fotodysocjacji jego cząsteczek:
  Związkami niszczącymi warstwę ozonową są freony. Swoją popularność freony zawdzięczały nietoksyczności , nie rozpuszczalności w wodzie, nie wchodziły w reakcje z substancjami z którymi się stykały. Nie drażniły skóry i włosów. Jako substancje lotne nie gromadziły się w dolnej warstwie atmosfery. W latach 70 naukowcy zaczęli się zastanawiać co dzieje się z tak mało reaktywnymi i niezniszczalnymi związkami. Okazało się że przenikają do ozonosfery na wysokość 30-40 km gdzie narażone są na silne promieniowanie UV. Ulegają tam rozkładowi z wydzieleniem aktywnego chloru, który powoduje rozszczepianie cząsteczek ozonu co powoduje spadek stężenia ozonu i wzrost natężenia promieniowania ultrafioletowego zwłaszcza UV-B, spadek stężenia ozonu o 1% powoduje wzrost natężenia UV o 2%. Dalsza degradacja ozonosfery grozi poważnymi konsekwencjami dla zdrowia takimi jak zwiększenie występowania nowotworów skóry, chorób oczu, mimo zakazu stosowania freonów odbudowa ozonosfery w najbardziej optymistycznym czasie przewiduje kilkaset lat związane jest to z trwałością freonów. Dlatego należy pamiętać o pokorze przy wprowadzaniu nowych technologii

Fotomedycyna - dział medycyny, który zajmuje się dostosowaniem promieniowania niejonizującego oraz badaniem patologicznych następstw jego działania.

Fototerapia żółtaczki fizjologicznej u noworodków

Żółtaczka fizjologiczna występuje u 40 - 60% noworodków. Spowodowana jest ona zmniejszaniem się ilości erytrocytów we krwi noworodka w porównaniu z życie płodowym, przy nie w pełni funkcjonalnej wątrobie. W wyniku obumierających erytrocytach hemoglobina ulega przemianie w bilirubinę, która jest transportowana do wątroby. W normalnie funkcjonującym organizmie po przetworzeniu przez wątrobę wraz z żółcią trafia ona do jelit gdzie jest wydalana. Jeśli ten mechanizm zawiedzie nadmiar bilirubiny gromadzi się we krwi oraz tkanka zawierających tłuszcz co powoduje żółte zabarwienie skóry.

Bilirubina w związku ze swoją budową jest słabo rozpuszczalna w wodzie. Pod wpływem światła niebieskiego, fioletowego lub długofalowego promieniowania nadfioletowego dochodzi do rozerwania w cząsteczce bilirubiny wiązań wodorowych. Powstały izomer bilirubiny staje się rozpuszczalny w wodzie i może być rozpuszczalny bezpośrednio do moczu.

Fotodynamiczna terapia nowotworów (PDT photodynamic therapy)

Oparta jest na zjawisku fizycznym, w którym substancje wzbudzające pod wpływem światła (tzw. fotouczulacze) przekazują część swojej energii otoczenia. Terapia ta oparta jest na dwóch etapach. W pierwszym podaje się choremu fotouczulacz, który selektywnie gromadzi się w komórkach zmienionych nowotworowo. W drugim etapie naświetla się chorego światłem o ściśle określonej długości aktywującej fotouczulacz. Niszczenie komórek nowotworowych zachodzi w oparciu o reaktywne formy tlenu - tlen singletowy.

Fotouczulacze stosowane w terapii powinny się odznaczać:

- wysoką selektywnością w stosunku do komórek nowotworowych

- dużą wydajnością fluorescencji. Komórki nowotworowe z dużą ilością barwnika powinny silnie fluoryzować co ma znaczenie diagnostyczne w odróżnianiu ich od komórek zdrowych

- dużą wydajnością w przekazywaniu energii cząsteczką tlenu czyli wzbudzaniu

- małą toksycznością dla organizmu i łatwym wydalaniem

- stabilnością - nie mogą ulegać przemianie w komórce.

W wyniku stosowania PDT dochodzi do niszczenia komórek nowotworowych co powoduje powstanie lokalnego stanu zapalnego.

Wpływ promieniowania niejonizującego na organizmy żywe

Promieniowanie podczerwone

• to fale elektromagnetyczne o długości 760 - 10⁶ nm

• głównym źródłem promieniowania podczerwonego jest słońce, każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne

• oddziaływanie promieniowania podczerwonego z materią polega na jej ogrzewaniu, co znalazło zastosowania w medycynie w wywoływaniu wzrostu temperatury tkanek (lampy typu SOLEX)

Promieniowanie podczerwone znalazło zastosowanie w leczeniu wielu chorób:

- przewlekłych i podostrych procesach zapalnych i reumatycznych stawów oraz części miękkich kończyn;

- przewlekłych i podostrych stanach zapalnych jamy nosowej, zatok przynosowych, ucha zewnętrznego i stawów żuchwy;

- nerwobólach oraz zespołach bólowych

- stanach po zapaleniu bakteryjnym, odmrożeniu i uszkodzeniu promieniami rtg lub uv

- naciekach i ropniach tkanek miękkich, naciekach po zbyt płytko podanych zastrzykach;

jako zabieg przygotowawczy przed masażem

Promieniowanie nadfioletowe

Obejmuje obszar widma fal elektromagnetycznych od 20 - do 400nm

naturalnym źródłem promieniowa ultrafioletowego jest słońce emitujące cały zakres fal. Do powierzchni ziemi dociera głównie promieniowanie o długości powyżej 290nm.

Oddziaływanie promieniowania UV zależy od długości fali dlatego wyróżniamy 4 zakresy promieniowania:

• Nadfiolet A (uvA) dobrze przenikliwy, przenika przez naskórek, odgrywa rolę w pigmentacji skóry czyli opaleniźnie

• Nadfiolet B stosowany jest w fizykoterapii i leczeniu krzywic

• Nadfiolet C posiada silne działanie bakteriobójcze i niszczące tkanki

- Promieniowanie próżniowe silnie pochłaniane przez atmosferę powoduje powstawania ozonu.

- Promieniowanie ultrafioletowe powoduje ponadto rozkład aminokwasów, kwasów nukleinowych, denaturację białek poprzez zerwanie wiązań

Pigment - melanina chroni skórę przed pochłanianiem promieniowania, wytwarzanie i dezaktywacja wolnych rodników.

Fotokancerogeneza - promieniowanie UV wywołuje dimeryzację Tymin tego rodzaju mutacje nie są wywoływane przez żaden inny czynnik rakotwórczy. Rak skory występuje w jednej z 3 form w zależności od typu komórek od których się wywodzi. Najgroźniejszy jest czerniak złośliwy powstający z melanocytów. Jedna z przyczyn czerniaka jest mutacja w genie kodującym białko p53 zaangażowane w procesie naprawy DNA oraz apoptozę komórki. Prawdopodobieństwo wystąpienia raka skóry zwiększają niektóre związki chemiczne np. benzopiren pochodzący z dymu papierosowego.

---