LOGO 물질 방사선 분자, 원자가 여기, 이온화 됨 이온 분자반응, 수용액 전자의 수화 여기 분자해리에 의한 유리기 생성, 생성한 활성 화학종 + 주위분자 생체분자에 일어난 화학변화에 의해 동적기전에 영향 생체에 거시적 장해, 죽음 유전자 변이, 악성종양, 암, 만발성.

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1 LOGO 물질 방사선 분자, 원자가 여기, 이온화 됨 이온 분자반응, 수용액 전자의 수화 여기 분자해리에 의한 유리기 생성, 생성한 활성 화학종 + 주위분자 생체분자에 일어난 화학변화에 의해 동적기전에 영향 생체에 거시적 장해, 죽음 유전자 변이, 악성종양, 암, 만발성 장해 생화학반응, 대사, 세포증식 생체 구성분자에 대한 방사선의 작용

2 LOGO M - ~~~~ → M + + e - 이온화 M - ~~~~ → M * 여기 M+ → A+ + B· 이온의 해리 M* → A· + B· 여기분자의 해리 e - + X → X - 전자포획 M * + A → M + A * 여기상태의 이동 방사선에 의해 일어나는 반응 여기상태

3 LOGO 방사선의 간접작용 - 물이나 주위에 존재하는 분자에 방사선이 작용하여 그 결과 생성한 활성인 화학종이 대상으로 되는 분자를 공격하여 변화 시킬 경우 방사선의 직접작용 - 방사선이 대상으로 하는 분자를 직접전리, 여기 하여 변화 시킬 경우 H 2 O H 2 O + + e - H 2 O [H 2 O* → ] H · + · OH 물에 방사선 조사 : 전리와 해리 발생 물의 방사선 화학

4 LOGO 비정상적인 라디칼 이온 생성 : 매우 불안정, 중성라디칼을 생성하게 됨 반응성이 커 생체에 대한 방사선의 간접작용에 기여

5 LOGO H · + · OH H 2 O · · OH + · OH H 2 O 2 H · + H· H 2 H 2 0+ H + + · OH e - + H 2 O [H 2 O - → ] H · + · OH - e - + H + → H · e - e - aq 전자의 수화 H2OH2O 2 차 반응 H 2 O - ~~~~ → e - aq, H ·, · OH, H 2, H 2 O 2, HO 2 산소 존재시 H · + O 2 → HO 2 결과 생성되는 화학종 수성전자 : 물분자의 큰 극성에 의해 포획

6 LOGO 방사선 화학적 수율 G (x) - 단위 에너지 흡수 당 물질의 변화량 ( 생성량 또는 파괴량 ) - 단위 : mol/J, 통상 G 값 (G-value) 100eV 의 에너지를 흡수 하였을 때 변화한 원자수 또는 분자수 G = 100eV 변한분자수 Fricke 선량계 ( 철 선량계 ) - 화학변화량을 측정하여 그 물질의 흡수선량을 알아낼 때

7 LOGO 고분자 물질에 방사선 조사 1. 해리반응 (degradation) - 분자량이 작은 물질로 나뉘어지는 현상 2. 가교형성 - 두 물질 사이 또는 한 가지 물질 내의 사슬 끼리 연결되는 반응 - 융점이 상승, 용매에 잘 녹지 않음

8 LOGO 단백질의 방사선 변성 생체의 중요한 구성 성분, 세포의 구조, 효소, 호르몬 구성성분  단백질

9 LOGO - 아미노산잔기의 파괴 - 수소결합의 절단 - 소 단위체 (subunit) 의 해리 - 가교의 형성 단백질의 방사선 변성  아미노산 잔기 변화 - · OH 라디칼에 의한 수소이탈 반응 - 방향족 아미노산에서 OH 부가 및 e - aq 에 의한 탈 아미노 반응

10 LOGO  특이아미노산 - 방사선에 의해 주로 주로 파괴되는 특정 아미노산  감소하는 아미노산 - 방향족 아미노산 : tryptophan, tyrosine - 황을 함유하는 아미노산 : methionine, cystine - 기타 단백질 조사 : histidine 의 감소  아미노산의 조성 변화 - Glycine 양의 증가 ← 아미노산의 분해

11 LOGO  Peptide 결합의 절단 - · OH 라디칼에 의한 수소이탈 반응이 관여  PCMB(p-chloromercuribenzoate) 와 같은 SH 시약과 반응하는 SH 기의 수는 증가, SH 기의 총수는 감소  단백질 수용액의 조사 - 분자사이, 분자내 가교 (bridge) 가 발생 → 단백질 응축

12 LOGO  가교 (bridge) - 비 공유결합성의 것 - 이온강도의 변화, SDS 처리, gel 여과의 반복에 의하여 해리 - 공유결합의 것 - 황 함유아미노산, 방향족 아미노산에 생긴 라디칼이 방향족 아미노산 의 방향고리의 수소와 치환하여 형성  효소 - 활성부위의 파괴, 기질 친화성의 변화 → 활성이 저하

13 LOGO DNA 의 형성 - 4 종류의 nucleotide (dAMP, dGMP, dCMP, dTMP) 의 연쇄에 의 해 형성 DNA 구조 DNA 염기간의 수소결합 DNA 의 손상

14 LOGO 1. 한 줄 사슬의 절단 2. 두 줄사슬의 절단 3. 염기의 손상 4. 당의 손상 5. 두 줄사슬 수소결합의 열림 6. 가교의 형성 DNA 의 손상 방사선에 의한 DNA 상해

15 LOGO 1. 한 줄 사슬의 절단 안산 – 당 : 에스테르결합 염기 – 당 : 결합 OH· 라디칼 끊어짐 2. 두 줄 사슬의 절단 - 에너지 가 큰 하나의 입자가 절단, - 두개의 입자가 각각의 가닥을 절단 - 하나의 입자에 의한 외가닥 절단이 회복되기 전에 마주보는 부분에 다시 절단이 일어나 발생

16 LOGO DNA 사슬절단이 일어나는 장소 (~~~ )

17 LOGO  DNA 분자의 손상에 기인한 것 - 세포에 증식사, 간기사, 분열지연, 염색체 이상, 돌연변이, 형질전환  DNA 수복 - DNA 염기에 생긴 라디칼은 주위에 존재하는 분자로 부터 수소를 받아 들여 수복 - 염기의 손상이 심한경우, DNA 사슬이 절단된 경우 : 효소에 의해 수복

18 LOGO DNA 의 수복기전  광회복 (photoreactivation) - 자외선에 의하여 DNA 사슬 중에 pyrimidine 이합체 가 형성되어 세균을 불활성화 시킴 → 400nm 의 광을 조사 하면 회복  제거수복 (excision repair) - 손상된 부분을 절제, 제거하고 새로운 비 손상 물질로 채워 연결시킴

19 LOGO  복제 후 수복 (postreplication repair) 복잡한 과정을 거치므로 돌연변이, 암 유발 기구중의 하나 암회복 (dark re-pair) - 제거 및 복제 후 수복

20 LOGO - 세포막으로 둘러싸여 있으며 세포 내에는 막으로 둘러싸인 소 기관 이 산재하여있는데 이러한 막을 총칭 - 인지질의 이중층 에 단백질이 채워진 구조 ( 유동모자이크 모델 ) 생체막 생체막의 손상

21 LOGO  기능 - 형태유지, 물질의 선택적 투과 - 호르몬, 항원, 약물등의 자극에 대한 응답 - 정보전달, 세포 사이의 상호작용 - 세포, 조직의 생리상태의 조절, 유지

22 LOGO - 원형질막의 파괴, 소포체막 구조의 확장 - 미토콘드리아 외막의 파괴, 크리스테의 확장  보편적 현상 막구조 변형 투과성의 변화 수반 원형질막 파괴 : 세포외액 → 세포질, 세포내액 → 세포외핵 세포 소기관내에 분포요소가 빠져나감

23 LOGO  지질, 단백질 일부의 분자에 변화가 일어나도 분자간 상호작용에 영향을 주어 막구조의 기능에 변화 생김 미묘한 분자간 상호작용에 의해 막 구조 유지 방사선 에너지 흡수, 라디칼의 공격

24 LOGO 지방산 ( 막의 주성분 ) 과산화 반응 지방산 분해 malonic dealdehde(MDA) 생성 MDA + DNA → DNA 사슬에 가교 형성 방사선 조사 막 결합효소의 활성 상실

25 LOGO  선택적 투과성 저하 정상세포 : 외액 – Na + 농도 ↑ 내액 – K + 농도 ↑ 적혈구 0.25Gy Na + 세포 내 유입 증가, K + 세포 외 유출 증가 0~4 ℃ 로 유지 회복 빠름 37 ℃ 온도에 의한 감수성은 막의 유동성에 의해 변화

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27 인지질에 의한 2 중 층막 : 저온 - gel 상태 고온 - 액정 (liquid crystal) 상태 지방산 함유하고 있는 막 : 중간온도 – 일부 gel 상태, 일부 액정 상태 온도의 의존성 - gel 상태 → 회복이 일어나기 어려움 - 상분리 상태 → 회복 빠름 상분리 상태

28 LOGO  이온의 투과성 변화 - Rb +, Cs + 투과성 변화 - Ca 2+, Sr 2+, PO 4 3-, Cl - … 등 무기이온 및 요소 거의 영향 받지 않음 - 흉선 림프구 나트륨 펌프 : 1Gy 저해  막의 투과성 변화 → 막 전위의 변화, 신경기능의 저하 초기의 생리학적 효과의 주 원인 감수성이 높음

29 LOGO  세포막계에서의 변화 - 라이소좀 (lysosome) 막 손상 - β- glucuronidase 가 세포질로 유출 - 마이크로좀에서는 약물 대사활성의 저하  소포체 - 리보소옴의 해리 - Ca 2+, Mg 2+ 의 방출 단백합성 저하의 원인  미토콘드리아 – 투과성의 변화, 산화적 인산화능의 저하  DNA- 핵막복합체의 해리, 복합체 형성의 저해

30 LOGO 표적설 (target theory) - 세포중에 특별히 방사선 감수성이 높은 부분이 있는데 이 부분이 방 사 선에 의해 hit 되었을 때에만 효과가 발생한다는 이론  다 hit 모델 (multi-hit model) - 하나의 표적에 두 개 이상의 hit 가 필요한 경우  다표적 모델 (multi – target model) - 표적이 두 개 이상 존재하는 경우

31 LOGO 내부피폭 (internal radiation) - 체내로 들어온 방사선물질에 의한 피폭  침입경로 – 기도, 경구, 피부 배출 – 요, 분뇨, 호흡기, 땀  결정기관 (critical organ) - 방사선에 대한 감수성이 높고 신체적 장해의 주 원인이 되는 장기 조직  상처가 있는 피부 ← 방사성 물질이 쉽게 침입 → 체내에 균일하게 분포 하거나, 핵종의 성질, 화학형에 따라 특 정 장기조직에 집적, 장해를 가져옴  감소 - 핵종의 붕괴 및 물질대사, 배설

32 LOGO  지수함수로 감소 λ eff = λ + λ b Λ eff : 속도상수 λ : 물리적 속도 상수 ( 붕괴상수 ) λb : 생물학적 속도상수  유효반감기 (effective half-life) - 방사성 물질의 양이 반으로 되는데 필요한 시간 T T eff 1 1 TbTb 1 + = T eff = T + T b T x T b T b : 생물학적 반감기 T : 물리적 반감기  내부피폭의 위험성 - 유효반감기 및 핵종이 방출하는 방사성의 종류에 의해 좌우 or

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34 자연방사선원으로부터의 피폭 - 지각 : 지표에서 멀리 떨어질 수록 낮음 - 우주선 : 지표에서 1~2 Km 최저, 지상 16Km 최대 - 각종 건축 재료 : 40 K, U 계열의 핵종 함유 - 석탄 : U, Ra, Th 계열의 핵종 함유 - 천연가스. LPG : 222 Rn - 석고보드 : 222 Rn 일상생활에서의 방사선 피폭

35 LOGO 인공방사선원으로부터의 피폭 - 핵실험의 방사성낙진 - 원자력발전소 및 핵연료 재처리 공장으로 부터 의 배출물 - TV, X 선 발생장치 (ex) 야광시계 - 5 μGy/ 년간, tv – 5-50. 수화물 검사, 소지품검사 - 10μ Gy  선량예탁 ( dose commitment) - 1 인당 과거에 피폭한 선량 및 앞으로 피폭이 예상되는 선량의 합

36 LOGO 의료피폭 - 대부분 X 선 검사 - 방사선 치료, 방사성의약품에 의함 - 피폭선량은 방사성 물질의 사용방법, 목적에 따라 큰 차이, 장기조직에서의 차이큼 - 저선량에서 방사선장해 – 생식선과 골수

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38 방사선 방호 (radiation protection) - 인체에 대한 방사선 피폭을 방어 하는 것 방사선 관리 (radiation control) - 이를 위해 실행하는 실무 국제방사선 방호 위원회 (International Commission of Radiation Potection, ICRP) ICRP 권고 - 방사선의 인체에 대한 영향을 확률적 영향, 비확률적 영향으로 분 류 방사선 방호의 선량제한 체계에 대한 기본적인 사고 방식과 수치 권 고

39 LOGO 방사선 방호의 목적 1. 비 확률적인 유해한 영향을 방지하며 또한 확률적 영향의 확률을 인정 할 수 있다고 생각되는 수준 까지 제한하여야 한다 2. 방사선피폭을 수반하는 행위는 확실히 정당화 되도록 하는 것

40 LOGO 1. 정당화 : - 피폭을 수반할 가능성이 있는 어떠한 행위도 이득이 되지 않는 것은 행 하지 않는다. 2. 최적화 - 정당한 행동의 결과가 가져오는 모든 피폭은 경제적 및 사회적 요인을 고려 한 다음에 합리적으로 달성 하도록 가능한 한 낮게 유지하게 하다. 3. 선량의 제한 - 1 과 2 에 의해 정해지는 선량은 ICRP 가 각각의 상황에 대하여 권고하는 개인 에 대한 선량당량한도를 정하여 초과하지 않도록 한다.

41 LOGO 확률적영향에 대한 위험계수와 비확률적영향에 관한 역치선량 확률적 영향 - 개개인의 조직에 대하여 단위 선량당량 당 나쁜 영향의 빈도를 위험계 수로 주어짐 비확률적 영향 - 역치를 제시