MỞ ĐẦU Bức xạ là loại năng lƣợng không thể xác định đƣợc bằng giác quan nhƣng tác động của chúng ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Bức xạ di chuyển tự do xuyên suốt qua vũ trụ, trái đất, cây cối, sinh vật và con ngƣời, chúng có nhiều loại nhƣng dễ thấy nhất là ánh nắng mặt trời gồm có ánh sáng và nhiệt độ. Chúng ta có thể kiểm soát nhờ các dụng cụ bảo vệ nhƣ kính râm, kem chống nắng, mũ và quần áo bởi vì cuộc sống không thể tồn tại nếu thiếu ánh sáng (bức xạ). Ngƣợc lại, nhận quá nhiều liều chiếu thì sẽ gây hại đến cơ thể, do vậy việc bảo vệ và kiểm soát liều chiếu giúp con ngƣời chung sống hòa bình với bức xạ.
Có nhiều cách con ngƣời nhận một liều chiếu cao hơn bình thƣờng ví dụ nhƣ: (1)sử dụng các dịch vụ y tế,(2) nghề nghiệp tiếp xúc với các nguồn phóng xạ, (3) đặc biệt trong hút thuốc lá, lá thuốc chứa Pb-210 và Po-210, trung bình nếu hút 1 bao/ngày ngƣời hút sẽ nhận liều chiếu 8 rem, tƣơng đƣơng 80 mSv/1 năm [33]. Ngoài ra còn phải kể đến việc sống ở những tòa nhà không có thông khí tốt, khả năng hít thở thụ động khí Radon gây ra hiện tƣợng tăng liều chiếu trong ở phổi dẫn đến nguy cơ ung thƣ. Đánh giá tác động của bức xạ ion hóa năng lƣợng thấp lên tế bào là cần thiết bởi vì những điện tử tự do trong phóng xạ tự nhiên và nhân tạođều có thể trở thành nguy cơ gây ra các bệnh di truyền và ung thƣ. Hiện nay, tại Việt nam với nền y học phát triển, các cơ sở y tế đãđƣợc trang bị máy X quang, máy CT (computer tomography), máy gia tốcxạ trị và sản xuất đồng vị phóng xạ sử dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh[1,2].
Trong nông nghiệpcác trung tâm chiếu xạ thực phẩm, công nghiệp cũng sử dụng nguồn phóng xạ hở trong lò luyện thép, đóng tầu, cầu đƣờng, dầu khí…. Phóng xạ sử dụng trong ngành y tế, công nghiệp, nông nghiệp là không thể thay thế, nhƣng nó cũng đồ ng nghĩa tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn , tác hại tới sức khỏe của nhân viên bức xạ cũng nhƣ cô ̣ng đồ ng dân cƣ. Nhiề u nghiên c ứu trong và ngoài nƣớc đã tâ ̣p trung vào các biê ̣n pháp đánh giá tác ha ̣i c ủa bức xạ ion hóa liều thấp. IAEA đã khuyế n cáo sƣ̉ dụng từ năm 1982 [37] kỹ thuật nuôi cấy tế bào lympho và quan sát sai l ệch hin ̀ h LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -2- thái nhiễm sắc thể (NST)[58,59,60] để xác định đƣợc liều chiếu sinh học.
Kỹ thuật phân tić h sai hiǹ h NST đƣơ ̣c công nhâ ̣n nhƣ mô ̣t "tiêu chuẩ n vàng" đối với nhân viên tiếp xúc hoặc những tai nạn bức xạ. Với bức xạ ion hóa liều thấp, mỗi lần nhận một liều chiếu gây nên 10% tổn thƣơng không hồi phục, lần chiếu sau sẽ đƣợc tích lũy thêm 10% nữa trong cơ thể, khi tích lũy trong một thời gian dài sẽ gây nên bệnh phóng xạ mạn tính. Để đánh giá tác động của bức xạ ion hóa liều thấp chúng tôi tiến hành kỹ thuật phân tích sai hình NST bằng kính hiển vi phân tích tự động Metapher M.Search trên máu ngoại vi chiếu xạ thực nghiệm. Ngoài ra, kỹ thuật phân tích sai hình NST còn có ứng dụng trong thực tiễn giúp xác định nạn nhân có bị nhiễm xạ do tai nạn hoặc khủng bố.
Vì vậy chúng tôi tiến hành thƣ̣c hiê ̣n đề tài: “Nghiên cƣ́u sai hin ̀ h nhiễm sắ c thể do ảnh hƣởng của bƣ́c xa ̣ ion hóa li ều thấp trên các mẫu máu chiế u xa ̣ thực nghiệm”. Mục đích của đề tài là: - Khảo sát các kiểu sai hình nhiễm sắc thể (NST) bằ ng hê ̣ thố ng kính hiể n vi tự động Metapher M. - Thố ng kê, đánh giá tầ n suấ t các kiểu sai hình NST gặp phải trên các mẫu máu chiế u xạ với các liề u:0,5 Gy;1 Gy; và 2 Gy. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -3- CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Bức xạ ion hóa 1.1 Hiện tƣợng phóng xạ - Năm 1905, Albert Einstein công bố thuyết tƣơng đối , nêu lên mối quan hệ giữa trọng khối và năng lƣợng với công thức nổi tiếng: E = mc2 , nghĩa là một khối lƣợng vật chất (m) có một mức năng lƣợng tƣơng đƣơng khối lƣợng đó nhân với bình phƣơng của tốc độ ánh sáng.
Nhƣ vậy một khối lƣợng dù rất nhỏ cũng hàm chứa một năng lƣợng rất lớn. Vấn đề đặt ra là làm thế nào giải toả đƣợc năng lƣợng vô cùng lớn đó. - Năm 1932 , James Chadwick phát hiện ra hạt neutron. - Năm 1938 , hai nhà hoá học ngƣời Đức Otto Hahn và Fritz Strassman đã dùng neutron bắn vào nhân nguyên tử uranium và chia tách nhân urani ra thành hai mảnh, mở ra triển vọng khai thác đƣợc năng lƣợng to lớn từ nhân nguyên tử.
Sự mất ổn định trong nguyên tử. Năng lƣợng hạt nhân bắt nguồn từ hiện tƣợng phân rã, các hạt nhân nguyên tử của nguyên tố “không ổn định” chuyển trạng thái sang “ổn định” sinh ra năng lƣợng. Hầu hết hạt nhân các nguyên tố ở trạng thái “không ổn định”(chỉ có Cacbon- 12 và Oxy-18 mãi mãi tồn tại không thay đổi).Từ các nguyên tố đƣợc gọi là “không ổn định”, chứa nhiều năng lƣợng, nhân nguyên tử có xu hƣớng biến đổi để quay về trạng thái “ổn định”: hoặc phát ra bức xạ hoặc phá vỡ nhân thành hai mảnh nhỏ để trở về trạng thái ổn định. Hiện tƣợng đó đƣợc gọi là hiện tượng phân rã phóng xạ(radioactive decay).
Mỗi nguyên tố có thể tồn tại nhiều nguyên tử gọi là các đồng vị (isotope). Những đồng vị “không ổn định” phát ra các bức xạ α, β, γ gọi là đồng vị phóng xạ (radioisotope). Một số nguyên tố ví dụ nhƣ Uranium không có đồng vị “không ổn định”. Khi nguyên tử của các đồng vị phóng xạ phân rã, giải phóng ra một năng lƣợng khổng lồ dƣới dạng tia gamma hoặc các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn nguyên tử.
Nếu trong quá trình phân rã phát ra các hạt alpha hoặc beta, nó sẽ trở thành nguyên tố mới. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -4- Nguyên nhân của sự mất ổn định có thể là : - Có quá nhiều hoặc quá ít nucleon trong nhân. Một nhân có hàng trăm nucleon thì lực đẩy lẫn nhau giữa các proton sẽ mạnh và nhân không ổn định. Trái lại nếu nhân nhỏ có ít nucleon thì lực liên kết giữa các nucleon sẽ yếu và sẽ phân rã.
- Số lƣợng neutron trong nhân tăng lên là một nguyên nhân làm cho mất cân bằng và nhân sẽ chuyển về ổn định bằng cách phân rã phóng xạ.2 Bức xạ ion hóa Năng lƣợng của bức xạ khi đi vào vật chất sẽ tạo ra hai hiệu ứng: kích thích hoặc ion hóa. Kích thích là truyền năng lƣợng để đẩy một điện tử bật lên khỏi quỹ đạo nhƣng không tách hẳn ra khỏi nguyên tử. Ion hóa là khi nào năng lƣợng đủ mạnh để làm bật điện tử ra khỏi nguyên tử hoặc phân tử, điện tử mang ion âm và nguyên tử còn lại mang điện tích dƣơng. Bức xạ ion hóa là bức xạ có năng lƣợng mạnh tạo ra các cặp ion khi tƣơng tác với vật chất.
Bức xạ ion hóa đƣợc phân loại thành hai nhóm chính: bức xạ sóng (ray radiation) và bức xạ hạt (particular radiation). Tia X và tia gamma là bức xạ sóng điện từ khác nhau ở nguồn gốc: tia X phát sinh khi chùm điện tử bị kìm hãm đột ngột, tia gamma phát sinh từ các nhân trong trạng thái có dƣ năng lƣợng cần phân rã để trở về trạng thái ổn định.Tia X đƣợc coi nhƣ một chùm năng lƣợng hoặc một chùm photon, đi xuyên vào vật chất truyền năng lƣợng cho vật chất gây kích thích và ion hóa. Tia gamma cũng có đặc tính tƣơng tự. Các photon không có trọng lƣợng, có tốc độ cao nhƣ tốc độ của ánh sang.
Mỗi photon có chứa một lƣợng năng lƣợng bằng h.v trong đó h là hằng số Plank. Sự khác nhau giữa bức xạ ion hóa và không ion hóa là ở năng lƣợng của từng photon, không phải do tổng năng lƣợng của một liều xạ. Bức xạ hạt gồm nhiều loại: điện tử, proton, neutron, alpha, các hạt điện tích nặng. Các hạt này có động năng, có trọng lƣợng có điện tích hoặc không có điện tích.
Hạt nhân nguyên tử Nhân nguyên tử hình cầu gồm các hạt gọi là nucleon, sắp xếp sít vào nhau đến mức không thể nào nén ép thêm đƣợc nữa. Một nhân điển hình gồm 100 nucleon sẽ có một bán kính khoảng 5. Nucleon gồm 2 kiểu: neutron và LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -5- proton , khác nhau về điện tích. Mỗi nucleon gồm 3 quark hợp thành.
Hạt proton tích điện dƣơng, neutron không tích điện. Hạt alpha: Nhân những nguyên tố nặng không ổn định vì có một số lƣợng lớn proton và các proton có xu hƣớng đẩy nhau. Những nhân đó sẽ phân rã bằng cách phát ra các bức xạ alpha. Bức xạ alpha là một dạng bức xạ hạt, gồm hai proton và hai neutron, tức là một nhân helium không có vỏ điện tử bao quanh.
Xz Yz-2 +He2 Những chất này sau khi phân rã alpha thƣờng chƣa ổn định và sẽ phân rã tiếp qua nhiều thế hệ tạo thành những dòng họ. Hạt beta âm Khi bên trong nhân có dƣ neutron, nhân phải tìm cách giải phóng neutron dƣ đó thì mới ổn định đƣợc. Làm bật neutron ra khỏi nhân là rất khó vì không đủ năng lƣợng bởi vậy thông thƣờng là do luật tƣơng tác các lực yếu, nhân sẽ chuyển neutron thành proton bằng cách giải phóng ra một điện tử (beta âm) và antineutrino. Antineutrino là một phản hạt của neutrino.
Cả hai đều không có trọng khối và có vận tốc bằng với ánh sáng. Neutron Proton + Electron + Antineutrino Chất mới tạo thành đƣợc thêm proton và vì vậy sẽ dịch chuyển về bên phải 1 ô trong bảng tuần hoàn của Mendelêev, trở thành chất khác so với chất ban đầu: Xz Yz+1 + + Năng lƣợng của beta phân bố rất rộng, từ 0 tới tối đa, tuỳ thuộc vào antineutrino Năng lượng beta = Năng lượng phân rã - Năng lượng của antineutrino Năng lƣợng trung bình của beta bằng 1/3 năng lƣợng tối đa. Hạt beta dương Khi nhân có dƣ proton, proton đó sẽ đƣợc chuyển thành neutron bằng cách phát ra một bêta dƣơng và một neutrino. Sự phân rã đó đƣợc gọi là phân rã bêta dƣơng.
Bêta dƣơng sau một hành trình, năng lƣợng giảm yếu, gặp một điện tử ở môi trƣờng sẽ huỷ lẫn nhau và tạo thành một cặp photon, mỗi photon=511 keV.