Radiobiologia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. maaliskuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 37 muokkausta .

Tiede
Radiobiologia
Aihe	luonnontiede
Alkuperäkausi	1900-luvun alku
Pääsuunnat	säteilygenetiikka , radioekologia , säteilyhygienia , säteilyepidemiologia
Tutkimuskeskukset	MRNC , Federal Medical Biophysical Center. A. I. Burnazyan , Livermore National Laboratory , Oxford Institute of Radiation Oncology
Merkittävät Tiedemiehet	N. V. Timofejev-Resovski
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Radiobiologia tai säteilybiologia  on tiede, joka tutkii ionisoivan ja ionisoimattoman säteilyn vaikutusta biologisiin kohteisiin (biomolekyyleihin , soluihin , kudoksiin , organismeihin, populaatioihin ) [1] . Tämän tieteen piirre on vaikuttavan tekijän tiukka mitattavuus, mikä johti matemaattisten tutkimusmenetelmien kehittymiseen. Toinen radiobiologian piirre on sen sovellusten kysyntä - lääketieteessä ja säteilysuojelussa [2] .

Radiobiologia, joka oli aiemmin itsenäinen tieteenala, on nyt muuttumassa tieteidenväliseksi tieteeksi, ja sillä on läheiset siteet useisiin teoreettisiin ja sovellettaviin, biologisiin ja lääketieteellisiin tietoaloihin.

Tiedekoodi 4-numeroisen UNESCO-luokituksen  (englanniksi)  - 2418 (osio - biologia) mukaan [3] .

Radiobiologian aihe

Radiobiologian aiheen perustehtävät ovat:

• paljastaa yleiset mallit biologisesta vasteesta ionisoivan säteilyn vaikutuksiin , mukaan lukien radiobiologisen paradoksin selitys
• radiobiologisten vaikutusten hallinta .

Säteilystä ja sen haitoista ihmisille on kaksi vastakkaista ja yhtä väärää näkemystä - radioeuforia ja radiofobia .

Objekteja ja menetelmiä radiobiologiassa

Radiobiologisen tutkimuksen kohteiden (elävien organisointitasojen) mukaisesti radiobiologiassa erotetaan 3 jaksoa:

• Monimutkaisten järjestelmien ( ekologiset järjestelmät, populaatiot , monisoluiset organismit, elimet ja kudokset ) radiobiologia
• Solujen radiobiologia (solut, soluelimet, biologiset kalvot)
• Molekyyliradiobiologia (makromolekyylit, "pienet molekyylit").

Radiobiologisten tutkimusmenetelmien tärkeä piirre on tarkasteltavan vaikutuksen kvantitatiivinen vertailu sen aiheuttaneeseen säteilyannokseen , sen jakautuminen ajassa ja reagoivan kohteen tilavuudessa.

Radiobiologian teoreettiset näkökohdat

Ensimmäinen kvantitatiivinen teoria on "pistelämmön" tai "pisteen lämmityksen" teoria (F. Dessauer , 1922):

• ionisoivan säteilyn irtotiheys on hyvin pieni verrattuna muuhun säteilyyn
• säteilyllä on korkea energia, jonka arvo ylittää paljon minkä tahansa kemiallisen sidoksen energian
• säteilytetty biologinen esine koostuu suhteellisen välinpitämättömistä ja elämälle erittäin välttämättömistä mikrotilavuuksista ja rakenteista
• säteilytetyssä esineessä, kun suhteellisen pieni kokonaisenergia absorboituu erillisiin, satunnaisiin ja harvaan sijaitseviin mikrotilavuuksiin, energiaa jää niin suuria osia, että niitä voidaan verrata mikropaikalliseen lämmitykseen
• koska "pistelämmön" jakautuminen on puhtaasti tilastollinen, lopullinen vaikutus solussa riippuu erillisten energiaosien satunnaisesta "iskusta" solun sisällä oleviin elintärkeisiin mikrotilavuuksiin ; annoksen kasvaessa tällaisten osumien todennäköisyys kasvaa ja päinvastoin.

N. V. Timofejev-Resovskin yhdessä kirjoittajien kanssa luoma " kohde tai osuma " -teoria nosti etusijalle ajatuksen ionisoivan säteilyn suorasta vaikutuksesta soluihin (30s).

Stokastinen (todennäköisyys) hypoteesi on säteilyn suoran vaikutuksen teorian jatkokehitys . Tämän näkökulman puhujat olivat O. Hug ja A. Kellerer (1966). Heidän näkemyksensä ydin oli, että säteilyn vuorovaikutus solun kanssa tapahtuu todennäköisyysperiaatteen (satunnaisuus) mukaisesti ja että " annos-vaikutus " -riippuvuuden määrää ei ainoastaan ​​suora osuma molekyyleihin ja kohderakenteisiin, vaan myös biologisen kohteen tila dynaamisena järjestelmänä.

B. I. Tarusov ja Yu. B. Kudryashov osoittivat, että vapaita radikaaleja voi syntyä säteilyn vaikutuksesta ja vedettömissä väliaineissa - biokalvojen lipidikerroksissa. Tätä teoriaa on kutsuttu lipidiradiotoksiini teoriaksi .

Eräs erikoinen integraaliteoria, joka selittää ionisoivan säteilyn biologista vaikutusta, on rakenne-metabolinen teoria (1976). Tämän teorian kirjoittaja A. M. Kuzin uskoo, että säteilyvauriot johtuvat kaikkien tärkeimpien biopolymeerimolekyylien, sytoplasmisten ja kalvorakenteiden tuhoutumisesta elävässä solussa.

Nyt on tapahtunut paradigman muutos kohde- ja osumateoriasta säteilyn ei-kohdevaikutuksiin (esim. "sivullisen"-ilmiöön) .

Historia

Ivan Pavlovich Puluy ( 1890) ja Wilhelm Conrad Roentgen röntgensäteistä ( 1895 ), Antoine Henri Becquerel luonnollisesta radioaktiivisuudesta ( 1896 ), Marie Sklodowska-Curie ja Pierre Curie löysivät poloniumin ja radiumin radioaktiiviset ominaisuudet ( 1898 ) . fyysinen perusta radiobiologian syntymiselle.

Radiobiologian kehitysvaiheet
Ensimmäinen taso 1890-1921 kuvaileva vaihe, joka liittyy tietojen keräämiseen ja ensimmäisiin yrityksiin ymmärtää biologisia reaktioita säteilylle	I. P. Pulyui  • V. K. Roentgen  • A. Becquerel  • M. Sklodovskaja • P. Curie  • I. R. Tarkhanov  • E. S. Lontoo  • G. E. Albers-Schonberg  • L. Halberstadter  • P. Brown • J. Osgoud • G. Heinecke • | J. Bergonier  • L. Tribondo
Toinen vaihe 1922-1944 Pistelämmön teoria, kvantitatiivisen radiobiologian perusperiaatteiden muodostuminen, vaikutusten suhde absorboituneen annoksen suuruuteen; ionisoivan säteilyn mutageenisen vaikutuksen löytäminen, säteilygenetiikan kehittäminen	F. Dessauer  • L. Gray  • N. V. Timofejev-Resovski  • A. M. Kuzin  • B. N. Tarusov  • N .M. Emanuel  • D. E. Lee • K. Zimmer  • G. A. Nadson  • G. S. Filippov • G. Möller  • L. Stadler
Kolmas vaihe 1945-1985 kvantitatiivisen radiobiologian jatkokehitys kaikilla biologisen organisaation tasoilla molekyyli- ja soluradiobiologia säteilysuojelun biologisten menetelmien kehittäminen säteilyvammojen hoito hiukkaskiihdyttimien käyttö radiobiologiassa säteilylle herkistyvien aineiden kehittäminen kasvainten sädehoidon radiobiologisten periaatteiden kehittäminen	Dubinin N. P.  • N. V. Luchnik  • B. L. Astaurov  • K. P. Hanson • V. I. Korogodin  • V. D. Žestjanikov • L. Kh. Eidus • V. I. Bruskov  • E. Ya. Graevsky • I. I. P. Pelevina  • A. V. Lebedinsky  • Yuunov • P. D. P. Gruzon  • P. D.  Horozon G. Grigoriev • N. L. Delaunay  • A. V. Antipov • V. S. Shashkov • S. P. Yarmonenko  • R. V. Petrov  • R. B. Strelkov • A. A. Yarilin • P. G. Zherebchenko • E. F. Romantsev A. A. A. M. A. M. Vainson  • P. G. Vladimirov • A. K. Guskova  •  P. G. G. Guskova Letavet  • F. G. Krotkov  • V. Ya. Golikov • U. Ya. Margulis • A. V. Sevankaev  • Yu. B. Kudryashov  • E. F. Konoplya  •
Neljäs vaihe Vuodesta 1986 nykypäivään Pienen annoksen vaikutukset Ei- kohdevaikutukset Ei-ionisoivan säteilyn mekanismit Muutos ja paradigman muutos radiobiologiassa	I. I. Suskov  • V. A. Shevchenko  • D. M. Spitkovsky  • E. B. Burlakova  • I. E. Vorobtsova  • HR Withers • J. Ward • H. Nagasawa • J. Little • C. Mothersill • C Seymour • OV Belyakov • M. Folkard • K. palkinto • B. Michael • K. Baverstock • M. Joiner • B. Marples • P. Lambin • A. Brooks • T. Elsasser • M. Scholz • T. Day • G. Zeng • A. Hooker • T. Neumaier • J. Swenson • C. Pham • A. Polyzos • A. Lo • P. Yang • J. Dyball • O. Desouky • N. Ding • G. Zhou • A. N. Koterov • A. A. Vainson  • Y. Ogawa

Radiobiologisten vaikutusten muodostumisvaiheet

Radiobiologisten vaikutusten muodostumisessa erotetaan seuraavat vaiheet:

1. Fysikaalis-kemiallinen vaihe - säteilyn suora tai epäsuora vaikutus kohdemolekyyleihin .
2. Biokemiallinen vaihe  - säteilyn vaikutus radioherkkien solujen pääkomponentteihin, jota seuraa muutos niiden aineenvaihdunnassa .
3. Biologinen vaihe - säteilytyksen geneettiset ja pitkäaikaiset vaikutukset .
   • Vaiheiden kesto on 10 -18 - 10 12 sekuntia.
   • Jotkut vaiheet ovat palautuvia ja niitä voidaan muokata.
   • Vaikutuksen vakavuus riippuu kohteen säteilyherkkyydestä ja säteilyannoksesta . Useita vaurioita voidaan korjata.

Solun radiobiologia

Säteilysytologia ( soluradiobiologia ) tutkii säteilyn vaikutusta solujen rakenteeseen ja toimintoihin, nimittäin :

Isoja muutoksia

• Erilaistumisen ja solujen jakautumisen rikkomukset .
• Muuta ne pahanlaatuisiksi soluiksi .
• Lisääntymis- ja interfaasisolukuolema

Rikkomusten syyt

• Tumien, kromosomien ja muiden ydinorganellien vaurioituminen.
• Biologisten kalvojen vaurioituminen .

Reittiohjeet

Aikakauslehdet

• International Journal of Radiation Biology
• Radiobiologian lehti
• Säteilybiologia. Radioekologia - Journal

Oppilaitokset ja tiedelaitokset

Radiobiologiaa opiskellaan monissa tiedekeskuksissa ja yliopistoissa. Tässä on joitain niistä:

• Ydintutkimuslaitoksen säteilybiologian laboratorio
• Biofysiikan, säteilyfysiikan ja ekologian laitos, National Research Nuclear University (MEPhI)
• Moskovan valtionyliopiston säteilybiofysiikan laboratorio
• Venäjän terveys- ja sosiaalisen kehityksen ministeriön lääketieteellinen radiologinen tutkimuskeskus
• Valko-Venäjän kansallisen tiedeakatemian radiobiologian instituutti

Muistiinpanot

1. ↑ Legeza V.I. Radiobiologia, säteilyfysiologia ja lääketiede: viitesanakirja / V.I. Legeza, I.B. Ushakov, A.N. Grebenyuk, A.E. Antushevich. - 3. - Pietari. : Folio, 2017. - 176 s. -500 kappaletta .  - ISBN 978-5-93929-279-5 .
2. ↑ Todellinen radiobiologia, 2015 , s. 11-12.
3. ↑ UNESCO/. Ehdotettu kansainvälinen standardinimikkeistö tieteen ja teknologian aloille . UNESCO/NS/ROU/257 rev.1 (1988). Haettu 9. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 15. helmikuuta 2016. (määrätön)
4. ↑ William F. Morgan. Ionisoivan säteilyn vaikutukset säteilyttämättömiin soluihin  // PNAS. - 2005. - 1. lokakuuta ( nide 102 , nro 40 ). — S. 14127–14128 .

Kirjallisuus

• Buck Z. , Alexander P. Radiobiologian perusteet ZM Bacq ja Peter Alexander. Täysin rev. 2. painos Oxford ja Pergamon Press, 1961 / Per. englannista. B. I. Gengrinovich, V. P. Konopleva ja P. M. Khomikovsky; Ed. ja esipuheen kanssa. Ya.M. Varshavsky , E. Ya. Graevsky ja M.N. Meisel . — M .: Izd-vo inostr. palaa. , 1963. - 500 s.
• Grodzensky D. M. Radiobiologia: Ionisoivan säteilyn biologinen vaikutus . - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä — M .: Atomizdat , 1966. — 232 s.
• Baraboy V. A. Suosittu radiobiologia . - Kiova: Naukova Dumka , 1988. - 192 s. — ISBN 5-12-000329-X .
• Belov A.D., Kirshin V.A. Veterinary radiobiology. — M .: Agropromizdat , 1987. — 288 s.
• Besyadovsky R. A. , Ivanov K. V., Kozyura A. K. Radiobiologien viiteopas . — M .: Atomizdat , 1978. — 128 s.
• Vasilenko I. Ya., Vasilenko OI Ydinfissiotuotteiden biologinen vaikutus. - M. : Binom, 2011. - 384 s.
• Vladimirov Yu. A. et ai. Biophysics of kalvot. - M .: Lääketiede , 1983.
• Hemp E.F. ym. Radiobiology: Encyclopedic Dictionary. - Gomel, 2005. - 252 s.
• Coggle J. Säteilyn biologiset vaikutukset / Per. englannista. I. I. Pelevina, G. I. Milovidova; Ed. A. N. Dedenkova . — M .: Energoatomizdat , 1986. — 184 s.
• Krasavin E. A. Säteilyn mutageeninen vaikutus erilaisilla LET:illä / E. A. Krasavin, S. Kozubek. — M .: Energoatomizdat , 1991. — 184 s. — ISBN 5-283-03058-X .
• Krasavin E. A. OBE:n ja DNA:n korjauksen ongelma . — M .: Energoatomizdat , 1989. — 192, [1] s. — ISBN 5-283-02984-0 .
• Kuzin A. M. , Kaushansky D. A. Sovellettu radiobiologia: (Teoreettiset ja tekniset perusteet) . — M .: Energoizdat , 1981. — 224 s.
• Kuzin AM Radiobiologian rakenne-aineenvaihduntateoria. - M .: Nauka , 1988.
• Kuzin A. M. Toissijainen biogeeninen säteily - elämän säteet / Institute of Cell Biophysics RAS . - Pushchino : B.I., 1997. - 40 s.
• Lebedinsky A. V. Ionisoivan säteilyn vaikutus eläinten ja ihmisten organismiin / kirjeenvaihtaja. Neuvostoliiton lääketieteellisten tieteiden akatemia A. V. Lebedinsky; Koko unionin. kastelun jakelusta. ja tieteellinen tietoa . — M .: Tieto , 1957. — 56 s. - (Sarja 8; nro 35, 36).
• Luchnik NV Sytogeneettisten leesioiden biofysiikka ja geneettinen koodi. - 1968. - 296 s.
• Lontoo E. S. Valitut teokset: (E. S. Lontoon 100-vuotisjuhlaan) / Toim. toiminta jäsen Neuvostoliiton lääketieteen akatemia prof. D. A. Biryukova ; Acad. hunaja. Neuvostoliiton tieteet. - L .: Lääketiede . Leningrad. Osasto, 1968. - 392 s.
• Pelevina II et ai. Säteilytettyjen nisäkässolujen selviytyminen ja DNA:n korjaus. - M .: Energoatomizdat , 1985.
• Polivoda B. I. et ai. Säteilyvauriot biologisille kalvoille. - M .: Lääketiede , 1990.
• Säteily: annokset, vaikutukset, riski / per. englannista. Yu. A. Bannikova. — M .: Mir , 1990. — 80 s. - ISBN 5-03-001172-2 .
• Timofejev-Resovsky N.V. , Ivanov V.I., Korogodin V.I. Säteilybiologian perusteet. - M. , 1964.
• Timofeev-Resovsky N. V. et ai. Osumaperiaatteen soveltaminen radiobiologiassa. - M .: Atomizdat , 1968.
• Tokin I. B. Säteilysytologian ongelmat. - L .: Lääketiede , 1974.
• Hanson KP, Komar VE Säteilysolukuoleman molekyylimekanismit. - M .: Energoatomizdat , 1985.
• Tsyb A. F., Budagov R. S. et ai. Radiation and patologia: Proc. korvaus. - M . : Korkeakoulu , 2005. - 341 s.
• Eidus L. Kh. Pienten annosten biologisen vaikutuksen kalvomekanismi. - M. , 2001.
• Nuclear Encyclopedia / Nauch. toim. V. N. Yakimets , I. A. Ryabtsev. - M . : Hyväntekeväisyys. Fund Yaroshinskaya, 1996. - 616 s. — ISBN 5-207-00453-0 .

Suositellut opetusohjelmat

• Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiologia radiologille, 8. painos. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018
• Joiner Michael C., van der Kogel Albert J. Basic Clinical Radiobiology, 5. painos, CRC Press, 2018
• Todellinen radiobiologia: luentokurssi / L. A. Ilyin, L. M. Rozhdestvensky, A. N. Koterov, N. M. Borisov. - M. : MPEI Publishing House, 2015. - 240 s. — (Fysiikan korkeakoulu). - ISBN 978-5-383-00932-1 .
• Yarmonenko S.P., Vainson A.A., Ihmisen ja eläinten radiobiologia. Moskova: Korkeakoulu , 2004
• Kudryashov Yu. B., Radiation Biophysics, M., 2004

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Iso venäläinen Liettuan universaali Britannica (verkossa) Brockhaus
Bibliografisissa luetteloissa BNF : 11978651s GND : 4057819-7 J9U : 987007558200105171 LCCN : sh85110669 NDL : 00563534 NKC : ph139000

Säteilyturvallisuus
Säteilyn biologinen vaikutus	Radiobiologia Radiobiologiset vaikutukset Pienet säteilyannokset
Säteilyannos	Imeytynyt annos Annoksen ekvivalentti Tehokas annos Altistusannos
Yksiköt	systeeminen harmaa Sivert järjestelmän ulkopuolella Iloinen Baer röntgenkuvaus
Kansainväliset järjestöt	UNSEAR ICRP ICRU IAEA