Zastosowanie materiałów promieniotwórczych w: Diagnostyce medycznej Genetyce Przemyśle spożywczym W rolnictwie

Podział radioterapii ze względu na sposób napromieniowywania brachyterapia (BTH): leczenie przy użyciu źródła promieniowania znajdującego się w bezpośrednim kontakcie z guzem teleradioterapia (RTH): leczenie z zastosowaniem źródła umieszczonego w pewnej odległości od tkanek Radioterapia, dawniej curieterapia – metoda leczenia za pomocą promieniowania jonizującego. Stosowana w onkologii do leczenia chorób nowotworowych oraz łagodzenia bólu związanego z rozsianym procesem nowotworowym, np. w przerzutach nowotworowych do kości.

Scyntygrafia Jest to obrazowa metoda diagnostyczna medycyny nuklearnej, polegająca na wprowadzeniu do organizmu środków chemicznych (najczęściej farmaceutyków) znakowanych radioizotopami, cyfrowej rejestracji ich rozpadu i graficznym przedstawieniu ich rozmieszczenia. Jest to obrazowa metoda diagnostyczna medycyny nuklearnej, polegająca na wprowadzeniu do organizmu środków chemicznych. Znakowany farmaceutyk dobierany jest tak, aby gromadził się w narządzie, który ma zostać zbadany. Radioizotop emituje promieniowanie jonizujące (najczęściej gamma), które dzięki wysokiej energii przenika z organizmu pacjenta na zewnątrz jego ciała, gdzie zostaje rejestrowane przez gamma kamerę.

Pozytonowa Tomografia Emisyjna PET jest techniką obrazowania. Źródłem pozytonów jest podana pacjentowi substancja promieniotwórcza, ulegająca rozpadowi beta plus. Substancja ta zawiera izotopy promieniotwórcze o krótkim czasie połowicznego rozpadu, dzięki czemu większość promieniowania powstaje w trakcie badania, co ogranicza powstawanie uszkodzeń tkanek wywołanych promieniowaniem. PET stosuje się w medycynie nuklearnej głównie przy badaniach mózgu, serca, stanów zapalnych niejasnego pochodzenia oraz nowotworów. Umożliwia wczesną diagnozę choroby Huntingtona. Zastosowanie PET wpłynęło na znaczne poszerzenie wiedzy o przyczynach i przebiegu w przypadku choroby Alzheimera, Parkinsona czy różnych postaci schizofrenii, padaczki. Dzięki diagnostyce PET istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo rozpoznania nowotworów (w około 90% badanych przypadków). Takiego wyniku nie daje się osiągnąć przy pomocy żadnej innej techniki obrazowania. PET daje także możliwość kontroli efektów terapeutycznych w trakcie leczenia chorób nowotworowych, np. za pomocą chemioterapii. Ponadto ta metoda nie powoduje uszkodzenia tkanek wywołanych promieniowaniem.

Bomba kobaltowa Bomba kobaltowa - urządzenie do napromieniowywania przedmiotów lub organizmów żywych promieniami gamma (γ) emitowanymi przez izotop kobaltu 60Co Bomba kobaltowa urządzenie do napromieniowywania przedmiotów lub organizmów żywych promieniami gamma (γ) emitowanymi przez izotop kobaltu 60Co . Bomba kobaltowa może też być wyposażona w mechanizm umożliwiający zdalną manipulację próbkami bez narażania operatora na promieniowanie. Bomba kobaltowa jest stosowana w lecznictwie do zwalczania chorób nowotworowych, do sterylizacji żywności oraz w chemii radiacyjnej do badań procesów fizykochemicznych.

Radiofarmaceutyki Poprzez ich zachowanie się w organizmie można śledzić wiele procesów zachodzących w ciele człowieka. Ważne jest to, że dzięki radiofarmaceutykom można obserwować zarówno budowę jak i funkcję określonych struktur wewnętrznych. W diagnostyce stosuje się specjalnie do tego celu przygotowywane radiofarmaceutyki. Są one następnie aplikowane pacjentom. Poprzez ich zachowanie się w organizmie można śledzić wiele procesów zachodzących w ciele człowieka. Ważne jest to, że dzięki radiofarmaceutykom można obserwować zarówno budowę jak i funkcję określonych struktur wewnętrznych. Po raz pierwszy pierwiastek promieniotwórczy został wykorzystany do celów medycznych na początku dwudziestego wieku. Był to oczywiście rad odkryty przez Marie Skłodowską - Curie i jej męża. Jednak przełomowym wydarzeniem w rozwoju medycyny nuklearnej było odkrycie sztucznej promieniotwórczości. Stopniowo naturalne izotopy zastępowane były przez izotopy sztuczne wytwarzane w cyklotronach i reaktorach jądrowych. Następował także rozwój technik pomiarowych. I tak doszło do powstania pierwszego scyntygrafu, czyli urządzenia za pomocą którego można było śledzić drogę izotopu promieniotwórczego w organizmie nie pobierając żadnego materiału do analizy. Miało to miejsce w roku 1951. Zaprezentowane przykłady wskazują, że w czasach obecnych powszechne jest wykorzystywanie izotopów promieniotwórczych w medycynie. Używane są one zarówno w celach diagnostycznych jak i terapeutycznych. Jest to z pewnością droga do dalszego rozwoju nowoczesnego leczenia.

Linia technologiczna służąca do napromieniowywania żywności Do napromieniania żywności wykorzystuje się promieniowanie jonizujące, wywołujące w obojętnych elektrycznie atomach i cząsteczkach zmiany w ładunkach elektrycznych, czyli jonizację. Wykorzystywane jest promieniowanie gamma (g), przyspieszone elektrony (e-) , a niekiedy - promieniowanie X. Radiacyjna technologia konserwowania żywności pozwala osiągnąć różne cele w zależności od zastosowanej dawki promieniowania i warunków w jakich ten proces się odbywa, m.in. temperatury i dostępu tlenu.

Jaki wpływ na żywność ma promieniowanie? Hamowanie rozwoju bakterii Niszczenie grzybów i pleśni Zabijanie szkodników (np. owady, larwy) Przedłużanie trwałości produktów Hamowanie kiełkowania warzyw Jedną z metod sterylizacji i utrwalania niektórych produktów żywnościowych jest napromieniowanie wiązką promieni gamma. Promieniowanie jonizujące poprzez uszkodzenie kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) sprawia że proces podziału komórek może zostać zahamowany, a nawet może spowodować śmierć komórki. Proces ten za pomocą promieniowania skutecznie niszczy grzyby i pleśnie, hamuje rozwój bakterii chorobotwórczych, zabija szkodniki (np. owady, larwy, jaja), które mogą występować w konserwowanej żywności. W ten sposób można skutecznie przedłużyć trwałość produktów żywnościowych (np. napromieniowując przyprawy, warzywa czy owoce). Niskie dawki promieniowania mogą powodować np. hamowanie kiełkowania ziemniaków, cebuli czy czosnku. Wykorzystywanie promieniowania do sterylizacji jest jedną z najefektywniejszych sposobów eliminacji zakaźnych drobnoustrojów m.in. pałeczek Salmonelli.

Skutki napromieniowania żywności Napromieniowanie nie zmienia wartości odżywczych produktów Dobór odpowiednich dawek powoduje powstanie niewielkich ilości nowych związków chemicznych nieszkodliwych dla ludzi W praktyce żywność napromieniowana nie różni się od świeżej żywności. Na każde 10 milionów cząsteczek napromieniowanego obiektu w efekcie przemian radiacyjnych powstaje jedynie ok. 6 zmienionych cząsteczek. Dobór odpowiednich dawek promieniowania powoduje powstanie nielicznych ilości nowych związków chemicznych w naświetlanej żywności, a związki te są dla ludzi nieszkodliwe. Nie zmienione zostają właściwości odżywcze. Naświetlana żywność nie staje się promieniotwórcza, ze względu na to, iż do do naświetlania wykorzystywane są zewnętrzne źródła promieniowania gamma. Można to porównać do następującej sytuacji: człowiek po prześwietleniu płuc również nie zaczyna promieniować. W niektórych krajach m.in. w USA, Niemczech, Holandii i Wielkiej Brytanii stosuje się radiacyjną sterylizację żywności. Metoda ta wykorzystywana jest w ściśle określonym celu: przygotowywania żywności "wyjałowionej", przeznaczonej dla chorych o obniżonej odporności immunologicznej.

Wykorzystanie promieniowania jonizującego Małe dawki - przedłużanie trwałości produktów spożywczych, zwiększenie trwałości płodów rolnych Średnie dawki – hamowanie rozwoju drobnoustrojów > Ze względu na wyraźnie niekorzystne oddziaływanie na cechy organoleptyczne i wartość odżywczą dużych dawek promieniowania nie znalazły one praktycznego zastosowania w technologii żywności. Wykorzystuje się tylko dawki średnie i małe. Dawki średnie, tj. od 1 kilogreja do 10 kilogrejów, są wykorzystywane przede wszystkim do przedłużenia trwałości w czasie przechowywania mięsa, ryb, owoców, warzyw i innych produktów spożywczych, czyli w tzw. raduryzacji. >Średnie dawki, działają destrukcyjnie na drobnoustroje w procesie określanym jako radycydacja, w poważnym stopniu zmniejszają, a niekiedy eliminują ryzyko zatrucia pokarmowego, gdyż powodują redukcję bakterii chorobotwórczych, takich jak Salmonella, Staphylococcus i inne oraz przyczyniają się do ograniczenia produkcji toksyn, np. jadu kiełbasianego. Napromieniowanie drobnoustrojów zmniejsza także ich odporność na termiczne i chemiczne niszczenie, co jest wykorzystywane w skojarzonych metodach utrwalania żywności. >Małe dawki, do 1 kilogreja, są wykorzystywane do zwiększenia trwałości niektórych płodów rolnych, zapobiegania chorobom pasożytniczym i zatruciom pokarmowym.

Przykłady zastosowania małych dawek: Hamowanie kiełkowania ziemniaków Utrwalanie cebuli Radiacyjna dezynsekcja ziarna konsumpcyjnego i paszowego zbóż Radiacyjne utrwalanie przypraw, słodu jęczmiennego, suszonych warzyw itp. Niszczenie pasożytów chorobotwórczych Przykłady zastosowania małych dawek: hamowanie kiełkowania ziemniaków stosuje się w kilkunastu krajach; ogólnie straty ziemniaków napromieniowanych dawką 0,1 kGy w czasie wielomiesięcznego przechowywania w zwykłych piwnicach są ponad 2 razy mniejsze od strat ziemniaków nie napromieniowanych; utrwalanie cebuli; badania prowadzone wykazały, że zastosowanie dawki 0,1 kGy zmniejsza o 40-50% straty przechowalnicze cebuli w czasie 8-miesięcznego przechowywania; radiacyjna dezynsekcja ziarna konsumpcyjnego i paszowego zbóż; radiacyjne utrwalanie przypraw, słodu jęczmiennego, suszonych warzyw itp.; niszczenie pasożytów chorobotwórczych w surowcach i produktach spożywczych

Zastosowanie promieniowania w genetyce roślin Poddawanie komórek roślin działaniom czynników mutagennych (promieniowanie UV, związki chemiczne) w celu uzyskania: „czystych” gatunków o zwiększonej wydolności plonów roślin o cechach pożądanym przez człowieka – duże owoce, niskie drzewa Ciągle pracuje się nad tworzeniem nowych odmian roślin. W tym celu wykorzystuje się nie tylko pojawienie się nowych cech, które są wynikiem mutacji, lecz również indukuje się je w sposób sztuczny. W tym celu hoduje się pojedyncze komórki rośliny, które poddaje się działaniu czynników mutagennych (promieniowanie ultrafioletowe, związki chemiczne). W wypadku roślin z pojedynczej komórki można wyhodować kompletny organizm. Tak postępuje się z komórkami roślin uprawianych w kulturach komórkowych i poddawanych działaniu czynników mutagennych. Wytworzone czyste odmiany roślin często krzyżuje się ze sobą, podobnie jak w przypadku prosiąt używanych do produkcji wieprzowiny. Potomstwo otrzymane z takiej krzyżówki często charakteryzuje się bowiem większą od swoich rodziców bujnością, wpływając w ten sposób na wysokość plonów. Zastosowanie genetyki w rolnictwie ma wpływ na: zwiększanie plonów, zwiększanie przeżywalności roślin, tworzenie roślin wybujałych (poliploidów), tworzenie nowych odmian odpornych na szkodliwe warunki środowiska, hodowanie roślin w kierunku pożądanym dla człowieka, np. duże owoce, niskie drzewa, szybko owocujące odmiany. Uzyskano dzięki temu np.: transgeniczne pomidory o przedłużonej trwałości przechowywania, ziemniaki produkujące albuminę typu HSA.O