Ультрафиолетовое излучение: природа на службе человека

24 Июля 2011

Ультрафиолетовое излучениеУльтрафиолетовое излучение открывалось постепенно. Так, ультрафиолетовое излучение с длиной волн 200 - 400 нм было открыто в 1801 году немецким ученым Риттером и английским ученым Волластоном. Последними были открыты ультрафиолетовые волны длиной до 25 нм американским физиком Лайманом в 1924 году.

Что такое ультрафиолетовое излучение и его виды

Ультрафиолетовое излучение - это электромагнитное излучение, занимающее место между видимым и рентгеновским излучениями с длиной волн от 10 до 400 нм. В зависимости от длины волны ультрафиолетовое излучение разделяют на ближний диапазон с длиной волн 200 - 400 нм и дальний или вакуумный с длиной волн 10 – 200 нм.

В естественных условиях основным источником ультрафиолетового излучения является Солнце, в спектре которого на поверхности Земли присутствует только ультрафиолетовое излучение ближнего диапазона, что связано с поглощением атмосферой ультрафиолетового излучения дальнего диапазона. Дальний диапазон может быть зафиксирован только в космосе. В земных условиях ультрафиолетовое излучение дальнего диапазона получают от различных искусственных источников.

Биологическое действие ультрафиолетового излучения

Биологическое действие ультрафиолетового излучения обусловлено способностью молекул веществ, входящих в состав клеток живых организмов, поглощать кванты облучения и из-за этого вовлекаться в различные фотохимические реакции, изменяющие их строение и функции. При этом действие ультрафиолетового излучения разных областей ближнего диапазона обладает специфическими особенностями, тогда как действие ультрафиолетового излучения дальнего диапазона во многом совпадает с действием ионизирующего излучения.

При действии коротковолнового излучения ближнего диапазона кванты излучения поглощаются молекулами нуклеиновых кислот, белков, жиров и другим составными частями клеток. Больше всего поглощают ультрафиолетовые лучи азотистые основания нуклеиновых кислот, поэтому они подвергаются и большим изменениям. Ультрафиолетовое облучение (УФО) нарушает первичную структуру нуклеиновых кислот, что может приводить даже к гибели клеток.

В отличие от нуклеиновых кислот белки более устойчивы к УФО с длиной волн 200 - 300 нм. В зависимости от типа пораженного белка может наблюдаться снижение ферментативной, регуляторной, гормональной или иммунологической активности клеток.

Липиды, которые входят в состав мембран клеток, поглощают ультрафиолетовые волны длиной 200 - 240 нм и это приводит к их окислению. При этом происходит цепная реакция: поглощение одного кванта излучения приводит к окислению нескольких сотен молекул липидов. Все это нарушает функциональные свойства клеточных мембран.

Биологическое действие длинноволновой области ультрафиолетового излучения ближнего диапазона с длиной волн 200 – 300 нм характеризуется большим разнообразием ответных реакций, так как ультрафиолетовое излучение этой области поглощается значительным числом биохимических компонентов клеток. При этом наблюдается сенсибилизированное поражение нуклеиновых кислот, белков, липидов, нарушение энергетического обмена клеток, а также различные положительные реакции - стимуляция системы реагирования кожи на свет, образование пигмента меланина в коже, синтез витамина D3. У микроорганизмов под действием УФО с такой длиной волн активизируется фермент, участвующий с синтезе серотонина, который, связываясь с ДНК, предохраняет клетку от разрушающего влияния ультрафиолетового излучения более коротковолновой области ближнего диапазона. Такое УФО оказывает также регуляторное воздействие на организм, изменяя активность отдельных ферментов или процессы обмена веществ в клетках и органах.

Применение ультрафиолетового излучения в медицине

Ультрафиолетовое излучение широко применяется в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний, дезинфекции помещений, при медико-биологических исследованиях.

Использование ультрафиолетового излучения в целях диагностики и различных исследований основано на люминисценции клеток тканей и микроорганизмов при облучении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 32 - 400 нм. Таким образом обнаруживают возбудителей грибковых инфекций, выявляют клетки злокачественных опухолей.

Применение УФО для дезинфекции основано на бактерицидном действии коротковолновой области ближнего диапазона ультрафиолетового облучения, особенно с длиной волны 254 нм.

В физиотерапии используют главным образом искусственное ультрафиолетовое облучение с длиной волн 180 - 400 нм. Лечебное действие УФО зависит от длины волн, интенсивности, длительности, локализации и площади облучения, а также реактивности организма.

Ультрафиолетовое излучение поглощается поверхностными слоями (эпидермисом) кожи, что ограничивает глубину его проникновения до одного миллиметра. В результате возникающих фотохимических реакций в коже образуются гистамин и другие биологически активные вещества, под действием которых расширяются мелкие кровеносные сосуды в этой области и возникает покраснение кожи, а также синтезируется витамин D3, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме.

УФО стимулирует работу вегетативной нервной системы, кроветворение, обмен веществ, иммунитет, процессы заживления, снижает болевую чувствительность. Оно обладает гипосенсибилизирующим (снижающим аллергический настрой) и бактерицидным эффектами, что способствует усилению защитных сил организма.

Галина Романенко