Влияние УФ излучения на белки и НК.

Молекулы биополимеров в своем составе содержат молекулы углерода, азота и кислорода, которые активно поглощают излучения длинной волны 260-280 нм. Поглощенная энергия может мигрировать по цепи атомов в пределах молекулы, без существенных потерей пока не достигнет слабых связей между атомами и не разрушит связь. Данный процесс называется - фотолиз. Его могут вызывать УФ излучения в диапазоне 280-302 нм. Например, образование из АМК гистидина - гистамина, который участвует в различных воспалительных реакциях, а так же способствует повышении проницаемости сосудов микроциркуляторного русла.

УФ излучение может менять электрический заряд молекул, что может привести к изменению ферментного и гормонального статуса организма, а так же менять проницаемость биологических мембран клеток. 260-265 нм вызывает денатурацию белков.

УФ лучи вызывает структурные изменения в молекулах РНК и ДНК, при этом денатурация и фотолиз НК приводят к прекращению деления, роста клетки, внутриклеточному обновлению органоидов.

Под действием УФ излучения меняется метаболизм нашего организма в частности инициируется процесс образования витамина Д, который активно влияет на минеральный обмен кальция и фосфора, а так же участвует в процессе формирования и обновления костной ткани.

УФ излучения активно влияет на синтез мелатонина и серотонина. Данные гормоны отвечают за биологические ритмы организма.

При облучении УФ лучами количество серотонина в сыворотке крови увеличивается на 10%. При дефиците серотонина депрессия колебание настроения сезонные функциональные расстройства. Количество мелатонина при действии УФ излучения снижается на 30%, что приводит к дисбалансу работы нейроэндокринной системы.

При воздействии на кожу может возникнуть воспалительная реакция эритема. Эритему вызывают лучи 297 нм. Лучи с большей длинной проникают до сосочкового слоя дермы и основная часть лучей поглощается в ростковом слое эпидермиса. Возникающий фотолиз в шиповатых клетках может привести к денатурации белков и гибели клеток, при этом активные продукты фотолиза вызывают расширение сосудов поверхностного и глубокого капиллярного сплетения кожи, раздражают нервные окончания, и рефлекторно через повышение частоты нервных импульсов действуют на все органы и системы.

Колорическую эритему вызывают лучи видимого спектра и инфракрасные.

Под действием УФ улучшается работа кроветворных иммунных органов, газообмен и потребление кислорода.

 

Лазерные излучения

Лазер (оптический квантовый генератор) – устройство, генерирующее когерентные (согласованные) электромагнитные волны видимого инфракрасного и УФ диапазона за счет вынужденного излучения атомами или молекулами вещества. Вынужденное испускание квантов называется лазерным излучением.

В 1960 году созданы первые лазеры советскими физиками: Басов и Прохоров.

Слово "лазер" составлено из начальных букв английского выражения.

Свойства лазерного излучения:

1. Высокая степень монохроматичности. Монохроматичность лазерного излучения характеризует способность лазеров излучать в узком диапазоне длин волн. Для получения монохроматического излучения применяют монохроматоры, которые позволяют выделить из сплошного спектра сравнительно узкую область, что достигается большими энергетическими потерями.

2. Когерентность. Согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов

3. Временная когерентность излучения. Согласованность колебаний светового поля в некоторой точке пространства в определенном промежутке времени

4. Пространственная когерентность. Согласованность колебаний светового потока в разных точках пространства

5. Высокая направленность излучения.

6. Высокая степень поляризации лазерного излучения.

7. Высокая интенсивность лазерного излучения. Можно сфокусировать до диаметра сравнимого с длинной волны. Это позволяет получать высокие интенсивности излучения в очень локальной области пространства

 

Сферы применения лазеров:

1. Лазерные устройства применяются для геодезических измерений (формы и размеры Земли и измерение ее площадей) и регистрации сейсмических явлений (землетрясения, толчки).

2. Для передачи и хранении информации.

3. В машиностроении для сварки резки сверления закалки различных материалов с очень большой точностью.

4. Высокая эффективная температура излучения лазера и возможность концентрировать энергию в ничтожно малом объеме дает возможность нагревать и испарять различные вещества.

5. Лазеры нагревают плазму до температур достаточных для проведения термоядерных реакций

6. Лазерная спектроскопия применяется для исследования короткоживущих элементов, исследования химических реакций, реакций биосинтеза, а так же для селективного воздействия на атомы и молекулы.

7. Лазерная локация позволяет контролировать распределение загрязнений воздушных бассейнов и атмосферы.

8. Широко применяет в медицине. Проведение хирургических операций, военной хирургии, офтальмологии, внутривенное лазерное излучение крови. Малой интенсивности излучения ускоряют регенерацию тканей.

9. Лазерные установки используют в генной инженерии.

10. Фотодинамическая терапия опухолей, лазерная стимуляция в терапии.

 

Биологическое действие:

Действие лазерного излучения весьма сложно и зависит от параметров излучения, размеров облучаемой области анатомо-физиологических и гистофизиологических особенностей. Энергия поглощенная тканями может превращаться в следующие виды энергии: тепловую, механическую, энергию фотохимических процессов.

Взаимодействие с биологическими тканями:

1. Лазерная диагностика. Рассеянные лучи, спектроскопия, интерферменты.

2. Лазерная терапия. Используют однофотонные и многофотонные фотохимические процессы.

3. Лазерная хирургия. Тепловое, гидродинамическое и фотохимическое свойство лазерного излучения.

 

Органы мишени:

1. Органы зрения. Сетчатка глаза может поражена лазерным излучением видимого диапазона 380-700 нм. При этом мощность лазерного излучения достигающего сетчатки глаза за счет светопреломляющих сред глаза увеличивается в 1000-10000 раз по сравнению с плотностью на поверхности роговицы. Повреждается сама роговица, радужная оболочка и хрусталик.

2. Кожные покровы. Зависит от ее гистофизиологических особенностей и спектра излучения лазера. Область инфракрасного излучения сильно поглощается кожными покровами и может вызвать ожог.

3. Нервная система и ССС. При хроническом воздействии рассеянного низкочастотного лазерного излучения за счет фотохимических процессов вызывают различные сосудистые расстройства и формируют астеновегетативный синдром.

 

Нормирование лазерного излучения учитывают:

1. Повреждающий эффект на ткани или органы возникающие в месте облучения.

2. Функциональные изменения в органах и системах не подвергшихся непосредственному воздействия.

 

В основу ПДУ положен принцип минимальных повреждений в облучаемых тканях.

Нормируемые параметры:

- Энергетическая экспозиция (Дж на метр в квадрате)

- Облученность Вт/м в квадрате

- Энергия в Дж

- Мощность в Вт