Forskere beregner stråledosis i knoglerester fra Hiroshima-bombeofferet

Bombningen af ​​de japanske byer Hiroshima og Nagasaki af USA i 1945 var den første og eneste brug af atomvåben mod civile mål. Forskere gennemførte en række undersøgelser i dens efterdønninger for at måle virkningen af ​​nedfaldet, både hvad angår den stråledosis, ofrene blev udsat for, og effekten af ​​denne eksponering på DNA og sundhed generelt.

Fortsat forskning, der startede i 1980'erne under ledelse af fysikeren Sérgio Mascarenhas ved University of São Paulo (USP), har resulteret i en artikel i tidsskriftet PLOS ET beskriver en metode til præcis måling af den strålingsdosis, der absorberes af knoglerne på ofrene for de atombomber, der blev kastet over Japan.

"Vi brugte en teknik kendt som elektronspin-resonansspektroskopi til at udføre retrospektiv dosimetri. I øjeblikket, der er fornyet interesse for denne form for metodologi på grund af risikoen for terrorangreb i lande som USA, " sagde professor Oswaldo Baffa ved universitetet i São Paulo.

"Forestil dig en person i New York, der planter en almindelig bombe med en lille mængde radioaktivt materiale fast på eksplosivet. Teknikker som denne kan hjælpe med at identificere, hvem der har været udsat for radioaktivt nedfald og har brug for behandling."

Angela Kinoshita, en professor ved Universidade do Sagrado Coração i Bauru, São Paulo stat, forklarede, at undersøgelsen er unik, for så vidt som den brugte prøver af menneskeligt væv fra ofre for bomben, der blev kastet over Hiroshima.

"Der var alvorlig tvivl om gennemførligheden af ​​at bruge denne metode til at bestemme strålingsdosis deponeret i disse prøver, på grund af de processer, der er involveret i episoden, " sagde hun. "Resultaterne bekræfter dets gennemførlighed og åbner op for forskellige muligheder for fremtidig forskning, der kan afklare detaljerne i det nukleare angreb."

I 1970'erne, da han underviste ved University of São Paulo's São Carlos Physics Institute (IFSC-USP), Mascaren har opdaget, at røntgen- og gammastråling gjorde menneskelige knogler svagt magnetiske. Fænomenet, kendt som paramagnetisme, opstår fordi hydroxyapatit (krystallinsk calciumphosphat) i mineraldelen af ​​knoglevæv absorberer kuldioxidioner, og når prøven er bestrålet, CO ₂ mister elektroner og bliver til CO ₂ -. Dette frie radikal tjener som en markør for den strålingsdosis, som materialet modtager.

"Jeg opdagede, at vi kunne bruge denne egenskab til at udføre strålingsdosimetri og begyndte at bruge metoden til arkæologisk datering, " huskede Mascaren.

Hans mål på det tidspunkt var at beregne alderen på knogler fundet i sambaquis (middens skabt af Brasiliens oprindelige indbyggere som høje af skaldyrsrester, skeletter af forhistoriske dyr, menneskelige knogler, sten- eller benredskaber, og andet affald) baseret på den naturlige stråling absorberet gennem århundreder via kontakt med elementer som thorium, der er til stede i sandet på kysten.

På grund af denne forskning, han blev inviteret til at undervise på Harvard University i USA. Inden afrejsen til USA, imidlertid, han besluttede at tage til Japan for at prøve at få prøver af knogler fra ofre for atombomberne og teste sin metode på dem.

"De gav mig et kæbeben, og jeg besluttede at måle strålingen lige der, på Hiroshima University, " sagde han. "Jeg havde brug for at bevise eksperimentelt, at min opdagelse var ægte."

Det lykkedes Mascarenhas at demonstrere, at et dosimetrisk signal kunne opnås fra prøven, selvom teknologien stadig var rudimentær, og der ikke var nogen computere til at hjælpe med at behandle resultaterne. Forskningen blev præsenteret på American Physical Societys årlige martsmøde, hvor det gjorde et stærkt indtryk. Mascarenhas bragte prøverne til Brasilien, hvor de bliver.

"Der er sket store forbedringer i instrumenteringen for at gøre den mere følsom i de sidste 40 år, " sagde Baffa. "Nu, du ser digitalt behandlede data i tabeller og grafer på computerskærmen. Grundlæggende fysik har også udviklet sig i den grad, at du kan simulere og manipulere signalet fra prøven ved hjælp af beregningsteknikker."

Takket være disse fremskridt, han tilføjede, i den nye undersøgelse, det var muligt at adskille signalet svarende til strålingsdosis absorberet under atomangrebet fra det såkaldte baggrundssignal, en slags støj, videnskabsmænd formoder, kan være et resultat af overophedning af materialet under eksplosionen.

"Baggrundssignalet er en bred linje, der kan frembringes af forskellige ting og mangler en bestemt signatur, " sagde Baffa. "Det dosimetriske signal er spektralt. Hvert frit radikal giver resonans på et bestemt punkt på spektret, når det udsættes for et magnetfelt."

Metodik

For at foretage målingerne, forskerne fjernede stykker i millimeterskala af kæbebenet, der blev brugt i den tidligere undersøgelse. Prøverne blev igen bestrålet i laboratoriet ved hjælp af en teknik kaldet additiv dosismetoden.

"Vi tilføjede stråling til materialet og målte stigningen i det dosimetriske signal, " Baffa forklarede. "Vi konstruerede derefter en kurve og ekstrapolerede ud fra den initiale dosis, når signalet formodentlig var nul. Denne kalibreringsmetode gjorde det muligt for os at måle forskellige prøver, da hver knogle og hver del af den samme knogle har forskellig følsomhed over for stråling, afhængig af dens sammensætning."

Takket være denne kombination af teknikker, de var i stand til at måle en dosis på cirka 9,46 grays (Gy), hvilket er højt i Baffas opfattelse. "Omtrent halvdelen af ​​den dosis, eller 5 Gy, er dødelig, hvis hele kroppen udsættes for det, " han sagde.

Værdien var sammenlignelig med doserne opnået ved andre teknikker anvendt på ikke-biologiske prøver, såsom måling af luminescensen af ​​kvartskorn, der findes i mursten og tagstensfragmenter fundet på bombepladserne. Ifølge forfatterne, det var også tæt på resultaterne af biologiske måleteknikker anvendt i langtidsstudier med ændringer i overlevendes DNA som parameter.

"Målingen vi opnåede i denne seneste undersøgelse er mere pålidelig og opdateret end det foreløbige resultat, men jeg er i øjeblikket ved at evaluere en metode, der er omkring tusind gange mere følsom end spinresonans. Vi får nyheder om et par måneder, Mascarenhas forudsagde.