Радиационная биофизика

Радиационная биофизика — раздел радиобиологии, изучающий молекулярные механизмы биологического действия излучений. Предмет исследования этой научной дисциплины — последовательная картина изменений, происходящих под воздействием ионизирующих и неионизирующих излучений в биологических тканях^[1].

Предмет радиационной биофизики

Радиобиология изучает влияние излучений на биологические объекты, биофизика — молекулярные взаимодействия в живых организмах, лежащие в основе как нормальной жизнедеятельности, так и патологии. Радиационная биофизика изучает радиобиологические проблемы с позиций биофизики^[1].

Эффекты, вызываемые излучениями в биологических объектах, лучше всего изучены для ионизирующих излучений, несколько в меньшей степени для ультрафиолета и видимого света. Воздействие инфракрасного излучения, радиоволн и постоянных электрических и магнитных полей изучается^[1].

Основные направления

• Ионизирующие излучения

Ионизирующие излучения обладают достаточной энергией для ионизации атомов и молекул, что может привести к повреждениям ДНК и другим критическим биомолекулам. К ним относятся:

Альфа- и бета-частицы

Гамма- и рентгеновское излучение

Космическое излучение

Механизмы взаимодействия ионизирующих излучений с биологическими структурами подробно описаны, в учебнике Кудряшова Ю.Б. ^[2]

• Неионизирующие излучения

Неионизирующие излучения (радиочастотные, микроволновые, ультрафиолетовые и др.) не обладают энергией, достаточной для ионизации, но могут вызывать биологические эффекты за счёт:

Теплового воздействия

Влияния на клеточные мембраны и сигнальные пути

Этот аспект радиационной биофизики особенно важен при изучении мобильной связи, СВЧ-устройств и лазеров.^[3]

• Механизмы действия радиации

Последовательность событий при воздействии излучения на биологические объекты делится на стадии:

1. Физическая стадия — поглощение энергии и ионизация молекул

2. Физико-химическая стадия — образование свободных радикалов

3. Биохимическая стадия — взаимодействие радикалов с ДНК, белками, липидами

4. Биологическая стадия — повреждение и гибель клеток, мутации, канцерогенез

Эта модель лежит в основе большинства современных исследований биологического действия радиации.

Применение радиационной биофизики

• Медицина

Лучевая терапия в онкологии

Радиодиагностика (КТ, сцинтиграфия, ПЭТ)

Разработка радиопротекторов

• Радиационная безопасность

Оценка доз и последствий аварий

Мониторинг и защита персонала атомной промышленности

• Космос

Оценка рисков для космонавтов (солнечные вспышки, космические лучи)

Разработка систем биозащиты на МКС и будущих межпланетных миссиях

• Экология

Влияние радиации на популяции, биоценозы

Радиоэкология загрязнённых территорий (например, Чернобыль, Фукусима)