Jak promieniowanie zbudowało naszą cywilizację

Wynik badania pozytronową tomografią emisyjną Fot. Sanko

Pomyśl, jak wyglądał świat pod koniec XIX wieku. To czas, gdy Maria Skłodowska-Curie wraz z mężem wyizolowali rad i polon, a Henri Becquerel odkrył zjawisko radioaktywności. W ciągu 120 lat całkowicie zmieniła się medycyna, powstała współczesna biologia i biotechnologia, narodził się nowoczesny przemysł. W każdej z tych dziedzin wielkie znaczenie mają promieniotwórcze izotopy, które pozwalają robić rzeczy, o których wcześniej nawet nie marzyliśmy.

Pierwiastki występują naturalnie w różnych odmianach różniących się liczbą neutronów w jądrze. Te odmiany to izotopy. Zwykle są do siebie zbliżone właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Niektóre z izotopów są trwałe, inne stopniowo ulegają samoczynnej przemianie w inne. I właśnie te nietrwałe izotopy emitują promieniowanie.

Nauczyliśmy się wykorzystywać podobieństwo między trwałymi, a promieniotwórczymi izotopami niektórych pierwiastków. Ponieważ są do siebie bardzo podobne, to można je w razie potrzeby zamieniać.

Dostarczyć, oznaczyć, zniszczyć

Molibden 99 w pojemniku transportowym. Fot. National Nuclear Security Administration

Tak właśnie działają radiofarmaceutyki. Wykorzystując promieniotwórcze izotopy (na przykład wytworzone w polskim reaktorze Maria) podmienia się niektóre atomy w odpowiednich substancjach i wprowadza je do organizmu. Komórkom nie robi różnicy, czy metabolizują związek z trwałym czy radioaktywnym izotopem, więc normalnie go wykorzystują i przetwarzają.

W zależności od potrzeby różnie dobiera się substancje przenoszące radioaktywny izotop. Jedną z możliwości jest wprowadzenie do organizmu substancji, która dotrze do zmienionego chorobowo miejsca – zwykle nowotworu – i tam pozostanie. Przyniesione przez nią radioaktywne atomy stopniowo emitują promieniowanie, które zabija komórki nowotworowe. W innym przypadku, oznaczanie promieniotwórczym izotopem służy do diagnostyki. Substancja dociera do zmienionego przez chorobę miejsca i wiąże się w nim. Dzięki temu można je później odnaleźć podążając za śladem promieniowania.

Co się dzieje w nas?

Badanie ukrwienia serca z wykorzystaniem radionuklidów. Fot. Sincefalastrum

Jedną z dziedzin, której promieniotwórcze izotopy pozwoliły się rozwinąć jest biologia molekularna. Wykorzystuje się tu to samo zjawisko, które działa w radiofarmaceutykach – „podmianę” niektórych atomów. W ten sposób radioaktywnie oznacza się substancje, których metabolizm w organizmie można śledzić. Doskonale potrafimy wykryć nawet tak słabe promieniowanie, które organizmowi w żaden sposób nie szkodzi, więc łatwo potem zidentyfikować którędy wędrowały i w jakie reakcje wchodziły znaczone przez nas składniki.

Zobaczyć ukryte

Bardzo ciekawym pomysłem jest wykorzystanie promieniotwórczych izotopów do śledzenia zużycia maszyn w miejscach, do których nie możemy dotrzeć. Tak jest na przykład w stale pracujących silnikach, których stan trzeba monitorować, ale nie można do nich zajrzeć.

W takiej sytuacji do stopu, z którego wykonane są części maszyny dodaje się ściśle określoną ilość nietrwałego izotopu. Teraz wystarczy tylko sprawdzać skład oleju, który smaruje taki silnik. Śledząc, ile zawiera radioizotopu wiemy, w jakim stopniu monitorowana część się ściera i kiedy trzeba silnik wycofać z pracy.

Wielkie czyszczenie

Ilości i aktywność stosowanych w medycynie czy przemyśle radioaktywnych izotopów dobierane są tak, by absolutnie nam nie szkodziły. Ale potrafimy też wykorzystać to, że promieniowanie może zabijać żywe organizmy. Większe, choć ściśle kontrolowane dawki promieniowania stosowane są do sterylizacji. W ten sposób można usunąć drobnoustroje z delikatnych, nie nadających się do czyszczenia wysoką temperaturą narzędzi, ale też jedzenia i kosmetyków. Oczywiście podlega to ścisłej kontroli, a sterylizowane substancje nie przejmują w żaden sposób radioaktywności pierwiastków, których użyliśmy.

Tekst jest elementem współpracy z firmą PGE EJ 1 w ramach ogólnopolskiego programu edukacyjno-informacyjnego „Świadomie o atomie”. Więcej informacji na temat programu można znaleźć na stronie www.swiadomieoatomie.pl

Partner nie miał wpływu na treść materiału ani na wyrażane przez nas opinie.