|
 Jen málo z nejvýznamnějších odborníků v oblasti atomové fyziky vědělo toho rána 1942, že člověk konečně zvládl tajnou kontrolu nad jadernou řetězovou reakcí. Ale o tři roky později, v roce 1945, byl svět šokován tragédií japonských měst - Hirošimy a Nagasaki.
Právě nad těmito městy poprvé vzlétly jedovaté houby atomových výbuchů. A právě tehdy se lidstvo - hořce a hmatatelně - dozvědělo o ničivé síle atomového jádra.
Studium fenoménu radioaktivity a vlivu záření na živé tkáně však začalo mnohem dříve - v roce 1896. V té době se mladý francouzský fyzik Henri Becquerel začal zajímat o soli obsahující chemický prvek uran.
Faktem je, že mnoho solí uranu má schopnost fosforu, když je ozářeno slunečním světlem. Becquerel se rozhodl podrobněji prostudovat tuto vlastnost. Vystavil uranové soli slunečnímu záření a poté je umístil na fotografickou desku zabalenou do černého papíru. Ukázalo se, že paprsky fosforescence uranových solí docela snadno procházejí neprůhledným papírem a po jeho vývoji zůstávají na desce černé skvrny. K tomuto závěru dospěl jako první Becquerel. Brzy však bylo jasné, že fosforeskující paprsky s tím nemají nic společného. Soli uranu, dokonce připravené a uchovávané ve tmě, působily na fotografické desce ještě několik měsíců, a to nejen prostřednictvím papíru, ale dokonce i prostřednictvím dřeva, kovů atd. Na základě těchto experimentů byla objevena radioaktivita. A o dva roky později objevili dva nové radioaktivní prvky, polonium a radia, slavní vědci, manželé Maria a Pierre Curie. Od té doby začalo intenzivní studium radioaktivity. Ale co je to radioaktivita?
Z dětství jsme zvyklí, že neživé předměty obvykle existují po celá staletí. V každém případě, pokud ne samotné objekty, pak materiály, ze kterých jsou vyrobeny. Posuďte sami: i kdybychom porcelánový pohár rozbili a přestal plnit svou zamýšlenou roli, jeho střepy mohou ležet po tisíciletí a v zásadě se jim nic nestane. Koneckonců, archeologové najdou zbytky jídel a dekorací, které lidé nosili před mnoha tisíci lety!
Celý bod spočívá v mimořádné síle molekul anorganických sloučenin a částic, které je tvoří - atomy. Jednotlivé atomy skutečně mohou existovat po velmi dlouhou dobu, aniž by došlo k významným změnám. Ve skutečnosti, abyste zničili nebo „předělali“ atom, musíte změnit jeho jádro, což je příliš obtížný úkol.
Ukázalo se však, že v přírodě existují také atomy, jejichž jádra se mění spontánně, spontánně, jak říkají fyzici. Právě tato jádra se nazývala radioaktivní, protože při transformaci vyzařují paprsky. Radioaktivita je tedy fyzikální jev, při kterém dochází k jednomu nebo druhému přeskupení atomových jader. Obvykle se jedná o tři typy paprsků. Byli pojmenováni písmena řecké abecedy: alfa, beta a gama. Alfa a beta paprsky jsou proudy částic. Zejména částice alfa jsou atomy prvku helium bez jejich elektronů. Beta částice jsou proudem elektronů a paprsky gama jsou elektromagnetické oscilace, které se svými vlastnostmi poněkud podobají rentgenovým paprskům. Atom radioaktivního prvku, který vypuzuje z jádra alfa nebo beta částici, se tedy změní na atom jiného prvku. Například atom radia, který emituje alfa částici, se změní na atom prvku zvaného radon.
Při studiu radioaktivních prvků (kterých mimochodem nebylo tak málo) si vědci všimli dvou velmi zajímavých rysů. Jeden z nich spočíval ve skutečnosti, že rychlost rozpadu (nebo přesněji transformace) radioaktivních atomů stejného typu je přísně konstantní a prakticky není ovlivněna žádnými vnějšími faktory. Závisí to pouze na množství dostupného radioaktivního prvku. Například pokud máme jeden gram radia, pak se polovina všech dostupných atomů rozpadne přesně za 1620 let. Zbývající polovina gramu se rozloží na polovinu (to znamená, že jejich počet se sníží na polovinu) také po 1620 letech atd. Navíc je rychlost rozpadu pro každý typ atomu přísně konstantní a dokud nebudou nalezeny dva různé typy radioaktivních atomů, které by měly stejný poločas (pak je časové období, během kterého polovina všech atomů prochází transformací).
Dalším rysem bylo, že jak se ukázalo, radioaktivní paprsky jsou schopné působit na živé tkáně. A první, kdo to objevil, byl objevitel radioaktivity Henri Becquerel. Aby předvedl záři solí radia ve tmě, měl v náprsní kapse s sebou skleněnou ampulku obsahující tuto sůl. Po chvíli na svém těle, na místě naproti ampulce, našel mírné zarudnutí, připomínající mírné popáleniny, které se pak změnilo v malou ránu. Vědec zcela správně přisuzoval tento jev působení radioaktivních paprsků. Mimochodem, vřed se hojil velmi pomalu a úplně se uzdravil až po mnoha měsících. Právě tehdy, téměř padesát let před Hirošimou a Nagasaki, varovaly radioaktivní atomy lidi před jejich nebezpečím.
Z čeho se skládá?
Ukázalo se, že hlavním nebezpečím nejsou samotné látky, ale záření, které emitují v procesu radioaktivní transformace. Všechny tři typy paprsků mohou do jednoho či druhého stupně interagovat s různými látkami anorganické i organické povahy, včetně „materiálu“, ze kterého jsou buňky živého organismu vytvářeny. A ačkoli se všechny tři typy záření od sebe navzájem významně liší, v první aproximaci lze jejich účinek na živé tkáně považovat do určité míry za stejný.
Ale tady samozřejmě existují určité zvláštnosti. Vzhledem k tomu, že alfa záření je proud poměrně těžkých (ve srovnání s beta částicemi) jader atomu helia, vytvářejí tato jádra při průchodu látkou největší poruchy v molekulách, které se v jejich dráze vyskytují. V tomto smyslu jsou gama paprsky nejbezpečnější - interagují nejméně s látkou, kterou procházejí. V tomto ohledu zaujímají částice beta mezipolohu. Alfa paprsky jsou tedy nejnebezpečnější. Existuje však i jiná stránka problému. Faktem je, že díky své masivnosti a silné interakci s hmotou mají částice alfa velmi malý takzvaný „rozsah“, to znamená cestu, kterou procházejí v konkrétním materiálu. I tenký kousek papíru je pro ně nepřekonatelnou překážkou. Zejména bylo zjištěno, že paprsky alfa pronikají lidskou kůží do hloubky jen několika mikronů. Přirozeně nemohou při vnějším ozáření vést k hlubokým lézím vnitřních orgánů. Gama paprsky zároveň mnohem méně interagují s hmotou, ale jejich penetrační schopnost je tak velká, že lidské tělo pro ně prakticky nemůže představovat hmatatelnou bariéru. Ne nadarmo jsou jaderné reaktory obklopeny silnými betonovými zdmi - v první řadě jde o jakési „pasti“ pro gama paprsky, které se objevují během provozu reaktoru.Vzhledem k tomu, že dráha gama paprsků v lidském těle je mnohokrát tisíckrát delší než dráha alfa částic, je přirozené, že mohou vést ke zničení mnoha chemických a biologických struktur, s nimiž se „cestou“ setkáváme. Proto se při vystavení vnějším radioaktivním látkám věří, že gama záření představuje největší nebezpečí. Je pravda, že se obraz významně změní, pokud do těla vstoupí radioaktivní látka. Nejnebezpečnější jsou pak alfa paprsky, které budou intenzivně interagovat s buňkami vnitřních tkání.
Hlavní nebezpečí, jak je uvedeno výše, spočívá ve zničení určitých molekul organismu při interakci s radiací. Tak například molekuly vody procházejí zvýšenou disociací na nabité vodíkové a hydroxylové ionty. Ale možná je mnohem horší, když se místo disociace molekula „rozdělí“ na dvě neutrální skupiny (tzv. Radikály), které, ačkoli existují ve volné formě po extrémně krátkou dobu, mají velmi vysokou reaktivitu.
Takové transformace mohou samozřejmě podstoupit nejen molekuly vody, ale také další chemické sloučeniny, které tvoří živý organismus. Najednou se dokonce věřilo, že poškození těla v důsledku záření bylo způsobeno právě těmito fragmenty, z nichž některé jsou velmi nebezpečné. Tato hypotéza však byla brzy opuštěna, protože byla v rozporu s extrémně nízkou koncentrací látek, které mohly být vytvořeny. Dokonce ani při intenzivním ozáření těla neměl obsah takových fragmentů překročit jednu desetimiliontinu gramu. Nyní jsou vědci toho názoru, že původně vytvořené ionty a radikály pravděpodobně vstupují do další interakce s dosud nezničenými molekulami. Produkty takových „sekundárních“ reakcí zase interagují s novými molekulami, takže počet molekul, které prošly destrukcí, roste jako lavina, tj. V tomto případě je pozorována takzvaná řetězová reakce. Výsledkem je, že se výrazně mění složení různých látek (zejména vitamínů-enzymů), které regulují aktivitu lidského těla, jakož i změny v řadě fyziologických funkcí a biochemických procesů (hematopoetická funkce kostní dřeně, respirační funkce krve atd.). Výsledkem je, že v závislosti na intenzitě záření dochází k jedné nebo jiné formě nemoci z ozáření. A přestože nyní byly vyvinuty účinné metody jeho léčby pomocí léků, které přerušují řetězovou lavinu transformací, takzvaných inhibitorů, má v prevenci radiačních onemocnění rozhodující význam nejen zákaz používání, ale i testování atomových a termonukleárních zbraní.
Použití radioaktivních léků k prevenci a léčbě řady nemocí je nesmírně výhodné. Průkopníci výzkumu radioaktivity Pierre a Marie Curie také užívali radiové přípravky jako druh léčivých přípravků. V současné době jsou radioaktivní izotopy široce používány při léčbě různých typů maligních nádorů. Snad nejznámějším použitím radioaktivních látek k udržení vitality člověka a prevenci řady nemocí je použití takzvaných radonových koupelí.
Faktem je, že během radioaktivního rozpadu se radium změní na radioaktivní plynný prvek radon. Voda nasycená takovým radioaktivním plynem je radonová lázeň. A ačkoli se v současné době na řadě klinik připravují umělé radonové lázně, nejznámějším přírodním „ložiskem“ radonových vod v našem Sovětském svazu jsou kavkazské prameny poblíž Cchaltubo. Terapeuti je studovali dlouho.Bylo zjištěno, že působení radonových lázní je do značné míry způsobeno přítomností radonu, zejména alfa záření, které se objevuje během radioaktivního rozpadu radonu. Léčivé vlastnosti radonových koupelí vysvětluje působení zanedbatelných dávek ozáření alfa částicemi.
Jak se ukázalo, v procesu přijímání radonových koupelí je tělo vystaveno záření nejen zvenčí, ale také zevnitř. Vzhledem k tomu, že je radon plynný, snadno proniká do lidského těla i do kůže přímo do krve. Při radonových koupelích tedy dochází k rovnoměrnému a rozšířenému malému ozáření těla částicemi alfa. Současně se ukázalo, že pouze asi jedno procento radonu rozpuštěného ve vodě má léčivý účinek. Tato akce je navíc časově velmi omezená. Protože je radon plynný, během 1–2 hodin je po koupeli téměř úplně odstraněn z těla. Během této doby má čas na rozpad jen asi půl procenta radonu. Jak tedy vidíte, expozice těla při koupeli je nejen velmi krátká, ale také nevýznamná. Právě tyto minimální dávky záření jsou však léčivé. Bylo zjištěno, že užívání radonových koupelí nevýznamně ovlivňuje vazokonstrikci kůže a kontrakce srdce. Současně dochází k mírnému poklesu krevního tlaku a ke zvýšení rychlosti metabolismu. Kromě toho se zvyšují funkce hematopoetických orgánů. Radonové koupele vedou ke zvýšení oxidačních procesů v těle, které přispívají k jeho životně důležité činnosti. Radonové koupele mají zvláště výrazný účinek na nervový systém. Zlepšují se zejména inhibiční procesy v mozkové kůře, což zase pomáhá zlepšovat spánek. Bylo rovněž zjištěno, že radonové koupele mají (i když malé) analgetické a protizánětlivé účinky. Bylo zjištěno, že v některých případech takové koupele eliminují chronické zánětlivé procesy v určitých orgánech lidského těla (klouby a kosti).
V poslední době se v lékařské a biochemické praxi rozšířily takzvané značené atomy. Jedná se o atomy běžných chemických prvků, pouze radioaktivní. (Chemici jim často říkají radioaktivní izotopy.)
Velké příležitosti poskytly radioaktivní izotopy vědcům při provádění výzkumu studia metabolismu (v rostlinných i živočišných organismech). Například se zjistilo, že bílkovina kuřecího vejce se tvoří (syntetizuje) z jídla, které se krmí kuřatům asi měsíc před snášením vajec. Současně se vápník, který byl den předtím krmen experimentálním ptákem, používá k vytvoření vaječné skořápky. Metoda radioaktivních indikátorů (nebo značených atomů) vědcům umožnila objevit skutečnost velmi vysoké rychlosti průchodu metabolismu mezi živým organismem a prostředím. Například se dříve považovalo za obecně přijímané, že tkáně se obnovují po poměrně dlouhé době, počítané v letech. Ve skutečnosti se však ukázalo, že téměř úplné nahrazení všech starých tělesných tuků novými v lidském těle trvá jen dva týdny. Použití značeného vodíku (atomy tritia) jednoznačně ukázalo, že živočišné organismy jsou schopné absorbovat sódu nejen gastrointestinálním traktem, ale také přímo kůží.
Zajímavé výsledky získali vědci pomocí radioaktivních izotopů železa. Například bylo možné vysledovat chování „vlastní“ a transfuzované (dárcovské) krve v těle, na základě čehož se významně zlepšily metody jejího skladování a konzervace.
Je známo, že složení červených krvinek (erytrocytů) v krvi obsahuje hemoglobin - komplexní látku obsahující železo. Ukázalo se, že pokud je zvíře injikováno potravou s radioaktivním izotopem železa, pak nejenže nevstoupí do krevního oběhu, ale vůbec se neabsorbuje.I když je počet erytrocytů v krvi zvířete v krvi nějak snížen, v první fázi stále nedochází k absorpci železa. A pouze tehdy, když počet erytrocytů na úkor starých zásob železa dosáhne normy, dojde ke zvýšené asimilaci radioaktivního železa. Železo se v těle ukládá „v rezervě“ ve formě komplexní sloučeniny feritinu, která se tvoří při interakci s bílkovinami. A pouze z tohoto „skladu“ tělo čerpá železo pro syntézu hemoglobin.
Pro včasnou diagnostiku nemocí byla použita řada radioaktivních izotopů. Tak například bylo zjištěno, že v případě poruchy štítná žláza množství jódu v něm prudce klesá. Jód zavedený do těla v té či oné formě se tedy hromadí poměrně rychle. Není však možné analyzovat jód štítné žlázy živého člověka. Tady opět přišly na pomoc značené atomy, zejména radioaktivní izotop jódu. Zavedením do těla a následným sledováním cest jeho průchodu a míst akumulace vyvinuli lékaři metodu pro stanovení počátečních stádií Gravesovy nemoci.
Vlasov L.G. - Příroda léčí
|
