I en artikkel i tidsskriftet Plos One beskriver brasilianske forskere den første retrospektive dosimetriske undersøkelsen ved elektronspinnresonans-spektroskopi ved bruk på menneskelig beinvev fra ofre for kjernefysiske angrep. 
I en artikkel i tidsskriftet Plos One beskriver brasilianske forskere den første retrospektive dosimetriske undersøkelsen ved elektronspinnresonans-spektroskopi ved bruk på menneskelig beinvev fra ofre for kjernefysiske angrep.  (Foto: Sergio Mascarenhas (IFSC-USP))

Kjernefysiske våpen

Kjeven til Hiroshima-offer skal gi nye svar om stråledosen fra fisjonsbomben

Brasilianske forskere bruker elektronspinn-resonansspektroskopi for å måle mengden av radioaktiv stråling fra fisjonsbomben.

Like etter USAs angrep på Japan i august 1945 med kjernefysiske bomber mot byene Hiroshima og Nagasaki, begynte forskere å måle effekten av det radioaktive nedfallet på ofrene. De målte både stråledoser, og hvordan menneskekroppen reagerte på strålingen.

Men så langt har ingen av undersøkelsene inkludert bruk av avdødes knokler til å bestemme stråledosen.

Nå, snart 75 år senere, har forskere fra University of São Paulo i Brasil ved hjelp av en underkjeve fra et offer for Hiroshima-bomben funnet fram til en, ifølge forskerne, svært nøyaktig målemetode for å fastslå stråledosen, skriver São Paulo Research Foundation.

Forskergruppen har bygd videre på forskning som startet på 1970-tallet på universitet ved bruk av elektronspinn-resonans-spektroskopi (ESR).

Forskerne: Historisk verdi

ESR-dosimetri i knokler er ikke noe nytt. Mange vitenskapelige artikler har beskrevet hvordan man har kunnet foreta en rekonstruksjon av mottatt stråledose under radiologiske ulykker.

Men de prøvene som analyseres i denne undersøkelsen, har imidlertid viktig historisk verdi, fordi de handler om mennesker som døde under det første og eneste øyeblikket i historien (Hiroshima og Nagasaki), hvor kjernefysiske våpen har blitt brukt mot sivile mål.

Det skriver forskerne i sin forskningsartikkel som er publisert i tidsskriftet Plos One.

Metode utviklet siden 1970-tallet

På 1970-tallet oppdaget fysikeren Sérgio Mascarenhas fra São Carlos Physics Institute (IFSC-USP) på universitetet i Brasil at røntgen- og gammastråling gjorde menneskeknokler svakt magnetiske.

Ved hjelp av ESR kan man dermed undersøke prøver som plasseres i et ytre magnetfelt og påvirkes av et radiofrekvensfelt, der spinnretningen på uparede elektroner – som har oppstått ved radioaktiv stråling – endres ved bestemte frekvenser, avhengig av omgivelsene.

På den måten gir ESR opplysninger om struktur og dynamikk i prøver, for eksempel beinvev. Det kan hjelpe til med å bestemme stråledosen fra materialet.

I første omgang benyttet fysikeren metoden til arkeologisk datering av stein samt knokler fra fortidens dyr og mennesker i Brasil, basert på den naturlige strålingen som er absorbert i løpet av hundrevis av år med kontakt med elementer som det radioaktive metallet thorium, som finnes i strandsand.

Knokler med hjem fra Japan

Sérgio Mascarenhas fikk under et besøk i Japan også tilgang til knokler fra ofre for fisjonsbombene, og selv om metoden den gangen fremdeles ikke var helt utviklet, lyktes det ham å oppnå et dosimetrisk signal fra beinvevet.

På 1980-tallet fortsatte arbeidet med metoden, og etter hvert har det skjedd store forbedringer av instrumentene, som har blitt mer følsomme. I tillegg kan man nå digitalt behandle data i tabeller og grafer på datamaskiner, og simulere og manipulere signaler fra prøver ved hjelp av beregningsmetoder.

Disse fremskrittene gjør det mulig å skille signalet som tilsvarer den stråledosen som ble absorbert under det kjernefysiske angrepet, fra den strålingen som kan ha oppstått i forbindelse med den kraftige varmeutviklingen under eksplosjonen.

Gjenopptatt studiet

Forskerne har derfor gjenopptatt studiet, og studert de knoklene som Mascarenhas tok med seg fra Japan på 1970-tallet en gang til.

De har skrapt av cirka to gram beinvev fra samme underkjeve som har blitt undersøkt tidligere. Prøven ble vasket i vann, tørket ved 40 grader celsius, og omhyggelig knust. Prøven ble også undersøkt i et spektrometer, slik at man var sikker på at den inneholdt frie radikaler indusert ved ioniserende (radioaktiv) stråling.

«Vi bestrålte materialet og målte økningen i det dosimetriske signalet. Deretter konstruerte vi en kurve og ekstrapolerte startdosen utfra tidspunktet da signalet antakelig var null. Denne kalibreringsmetoden gjorde det mulig for oss å måle forskjellige prøver, siden hver knokkel og hver del av den samme knokkelen har en ulike følsomhet overfor stråling avhengig av sammensetningen,» sier Oswaldo Baffa i en artikkel fra São Paulo Research Foundation.

Prøvene viste en dose på 9,46 grays (Gy) ± 3.4 Gy. En stråledose på 5 Gy er dødelig hvis hele kroppen blir utsatt for den.

Dosen tilsvarte til de dosene som andre forskere har målt i ikke-biologiske prøver som for eksempel murstein funnet på bombestedet.

Teknologiske fremskritt fortsetter

«Undersøkelsen viser hvordan teknologiske framskritt, som for eksempel høyere følsomhet i spektrometre og bruk av programvare for simulering av ESR-spektre, kan bidra til gjennomføring og avslutning av undersøkelser som ikke førte til endelige konklusjoner tidligere,» fastslår forskerne i sin vitenskapelige artikkel.

Forskningen fortsetter, for forskerne hevder at de er i gang med å utvikle metoder som er langt mer nøyaktige.

Les hele forskningsrapporten her.

Artikkelen ble først publisert på Ing.dk

Kommentarer (2)

Kommentarer (2)