در عصر کنونی، افزایش دانش بشری و پیدایش زمینه‌های مختلفی از علم و تکنولوژی، موجب ادغام رشته‌های مختلفی از علوم نوین و قدیمی شده است. محققان در پژوهشی با عنوان «کاربرد فناوری هسته‌ای در علوم زیستی و زیست فناوری» آورده‌اند: «از جمله این زمینه‌ها، فناوری هسته‌ای و علوم پزشکی که شامل استفاده از رادیوداروها و چشمه‌های پرتوزا در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان است، فناوری هسته‌ای و علوم تغذیه که شامل پاکسازی موادغذایی از آلودگی‌های میکروبی است، فناوری هسته‌ای و علوم کشاورزی که در زمینه‌های ایجاد موتاسیون در گیاهان و تولید انواع محصولات مقاوم به آفات و متناسب با شرایط جغرافیایی مختلف فعالیت می‌کند و نیز فناوری هسته‌ای در برآورد فرسایش خاک که از بعضی رادیونوکلئیدها برای تخمین فرسایش یا رسوب‌گذاری خاک بهره می‌گیرد، می‌توان نام برد». 

این پژوهش که توسط مرضیه موسی‌زاده دانشجوی کارشناسی بیوتکنولوژی مورد بررسی قرار گرفته است، نشان می‌دهد؛ جذب بیولوژیکی فلزات سنگینی چون اورانیوم، نمونه‌ای از جایگزینی علوم زیستی به جای علوم شیمیایی است. در آخر این نکته حائز اهمیت است که مردم به خصوص در جوامع در حال توسعه، نسبت به محصولات حاصل از این فناوری‌ها مانند غذاهای میکروب‌زدایی شده توسط پرتوهای هسته‌ای، محصولات زراعی مقاوم به تنش‌های محیطی تولید شده از طریق موتاسیون با پرتو، به کار بردن هسته‌های رادیواکتیو درون بدن و... خوشبین نیستند.

لذا اطمینان دادن به مردم برای استفاده از اینگونه محصولات، با توجه به کیفیت و فواید اثبات شده حاصل از آن‌ها، باید مورد توجه مسئولان قرار گیرد. در دهه‌های اخیر فناوری هسته‌ای توانسته است تا کاربردهای صلح‌آمیزی را در سایر علوم پیدا کند. این کاربردها نه تنها در حوزه مهندسی و فیزیک، بلکه در حیطه علوم طبیعی و زیستی نیز بوده‌اند».

کاربرد فناوری هسته‌ای در پزشکی

پرتوپزشکی، شاخه‌ای از پزشکی است که در آن تشعشع هسته‌ای نوکلئیدهای رادیواکتیو و نوکلئیدهای پایدار، هم برای تشخیص و هم برای درمان امراض به کار می‌روند. این امر می‌تواند یا با پرتودهی مستقیم مریض با یک چشمه تشعشع خارجی، یا با تزریق داروهای نشاندار با رادیواکتیویته به مریض، تحقق یابد. داروهای نشاندار رادیواکتیو که به مریض تزریق یا خورانده می‌شوند، به رادیودارو معروف هستند. 

داروی هسته‌ای یا رادیوفارماکولوژی، روش دارویی خاصی است که با ترکیبات، آزمایش یا تزریق مناسب رادیودارو به مریض ارتباط دارد. روش‌های تشخیص زنده آن، روش‌هایی هستند که در آن‌ها یک رادیودارو در سیستم یک مریض زنده به طریق خوراندن، تزریق یا با استنشاق وارد می‌شود. اشعه گامای نشر شده به وسیله رادیوداروها، برای تأمین اطلاعات مورد نیاز بر روی صفحه کامپیوتر، قابل مشاهده هستند. روش‌های غیرزنده، آن‌هایی هستند که روی نمونه‌های برداشته شده از یک مریض انجام می‌گیرد.

بر اساس یافته‌های این پژوهش، کاربردهای درمانی تشعشع و رادیوداروها نسبت به کاربردهای تشخیص محدودترند. برای درمان انواع سرطان‌ها، می‌توان از روش‌های درمانی مختلف مثل جراحی، شیمی درمانی و پرتودرمانی استفاده کرد. پرتودرمانی خارجی و پرتودرمانی داخلی(Brachytherapy)، دو روش اصلی پرتودرمانی را تشکیل می‌دهند. مبنای پرتودرمانی قرار دادن سلول‌های بدخیم در معرض پرتوهای یونیزان است که می‌تواند منجر به مرگ و از بین رفتن این سلول‌ها شود. هدف ایده‌آل در پرتودرمانی این است که تومور مورد نظر، بیشترین دوز پرتو را دریافت کند و در همان حال بافت‌های سالم اطراف، کمترین مقدار پرتوگیری را داشته باشند.

پرتودرمانی خارجی

در این پژوهش آمده است؛ اساس این روش، بر مبنای استفاده از انواع مختلف منابع پرتوهای یونیزان است که در خارج از بدن بیمار قرار گرفته و به انواع برخورد پرتو یونیزان با ماده بستگی دارد. طراحی درمان دقیق نقش مهمی در درمان موفق دارد. این طراحی درمان شامل سه مرحله طراحی، شبیه‌سازی و درمان است.

پرتودرمانی داخلی

براکی‌تراپی (درمان از نزدیک)، یکی از روش‌های درمان به کمک پرتوهای یون‌ساز است که در آن چشمه‌های رادیواکتیو در درون تومور یا در کوتاهترین فاصله از آن کاشته می‌شوند. پیشرفت‌های چشمگیر در نتایج براکی‌تراپی، مدیون پیشرفت در سه پایه اصلی استریوتاکتیک، رادیوایزوتوپ‌ها و نورورادیولوژی است. البته نقش کامپیوتر در لوکالیزاسیون دقیق مواد کاشته شده را نباید نادیده گرفت».

پژوهشگران معتقدند دو هدف عمده در برنامه‌ریزی جهت اعمال براکی‌تراپی باید مدنظر باشد؛ هدف اول ایجاد توزیع دوز یکنواخت در داخل تومور با به کارگیری تعداد زیادی کاتتر و هدف دوم به حداقل رساندن تعداد کاتترها در عین حالی که یکنواختی توزیع اشعه در سطح تومور حفظ شود. نتایج اولیه در مورد کاشت استریوتاکتیک مواد رادیواکتیو در داخل تومورها، مطابق آمارهای متعددی که بعضی از آن‌ها در سری‌های بزرگ نشان می‌دهند که نتایج به دست آمده، کاملا رضایت‌بخش است. 

در بعضی سری‌ها اثرات آن به قدری ایده‌آل است که براکی‌تراپی را گاهی درمان کننده می‌دانند. براساس تقسیم‌بندی سازمان بهداشت جهانی، غده مغزی درجه پایین(Low Grade Glioma: LGG) ، حدود یک سوم از تومورهای گلیوم را تشکیل می‌دهد و یکی از نگرانی‌ها و دغدغه‌ها در این بیماران، بقای آن‌ها است. درمان جراحی و برداشتن کامل تومور مسلماً بهترین روش درمان است، ولی به دلیل حساسیت مغز و آسیب‌پذیری این منبع حیاتی، در بسیاری از موارد مانند تومورهایی که نواحی مرکزی مغز شامل دیانسفالون و مسیر بینایی را درگیر می‌کنند این کار مقدور نیست.

کاربرد فناوری هسته‌ای در مواد غذایی

بر اساس این پژوهش، در عصر کنونی افزایش جمعیت، تنوع و کثرت انواع غذاهای فرآوری شده، خصوصاً آماده مصرف و نیز اهمیت بیماری‌های ناشی از غذا و عوامل مولد فساد در مواد غذایی، استفاده از روش‌های نوین نگهداری مواد غذایی نظیر پرتودهی را الزامی کرده است. پرتودهی در مواد غذایی، توانایی کنترل بیماری‌های غذازاد، کنترل عوامل مولد فساد در غذا، دفع حشرات و آفات، جلوگیری از جوانه‌زنی، رسیدن میوه و سبزیجات را دارد. 

فناوری هسته‌ای در مواد غذایی، شاخه جدیدی از تکنولوژی هسته‌ای است که با استفاده از پرتوهای یون‌ساز به دنبال تغییراتی مطلوب بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی در غذا است.  دو روش بسیار متداول آن استفاده از پرتو گاما به کمک شتاب‌دهنده است که از طریق صدمه به DNA باکتری و سایر قسمت‌های حساس و مهم آن‌ها سبب مرگ یا غیر فعال شدن میکرو ارگانیسم می‌شود. پرتودهی از طریق تخریب بازهای آلی پورین و پریمیدین موجود در DNA میکروارگانیسم، آن‌ها را از بین می‌برد.

کاربرد فناوری هسته‌ای در کشاورزی

از فناوری و علوم هسته‌ای، می‌توان به منظور اصلاح گیاهان زراعی و باغی، تولید گیاهان با سطوح مختلف پلوئیدی، ایجاد گیاهان و محصولات مقاوم نسبت به تنش‌های محیطی و ایجاد سویه‌های جدیدی از گیاهان استفاده کرد. مهمترین کاربردهای فناوری هسته‌ای در اصلاح گیاهان زراعی و باغی، شامل افزایش تنوع ژنتیکی، تولید موتاسیون القایی، حذف موانع ناسازگاری و تسریع تکامل طبیعی است.

اصلاح بسیاری از صفات مهم زراعی مانند ارتفاع گیاه، زمان رسیدن، ریزش بذر و مقاومت نسبت به آفات، بیماری‌ها و بعضی تنش‌های محیطی، از طریق تولید موتانت‌های مربوطه با پرتوتابی هسته‌ای امکان‌پذیر است. موتاسیون‌های ایجادی ممکن است به دلیل دارا بودن اهمیت زراعی و اقتصادی، دارای ارزش کاربردی باشند. از آن‌ها در مطالعات تعیین سطح پلوئیدی گیاهان، مطالعات فیلوژنتیک گیاهی، هرمی کردن ژن‌های مطلوب، اصلاح بعضی صفات زراعی، ایجاد یا اصلاح مقاومت ژنتیکی نسبت به آفات، بیماری‌ها و تنش‌ها، تهیه کلکسیون موتاسیونی، افزایش عملکرد و تولید و معرفی ارقام جدید اصلاحی استفاده می‌شود.

روش‌های دور ریزی و دفع نهایی پسماندهای رادیواکتیو

یافته‌های پژوهشگران نشان می‌دهد، انبار کردن، تخلیه در دریا، دفن کردن و ... از جمله روش‌های جدید می‌توان به دفن ایمن و استاندارد پسماندهای رادیواکتیو در لایه‌های ثابت زمین زیر اقیانوس‌ها اشاره کرد که نیاز به فناوری بسیار پیچیده و پیشرفته دارد. یکی دیگر از روش‌های دفن پسماندهای رادیواکتیو که هنوز در حد طرح است و اجرایی نشده، فرستادن این پسماندها به سیارات دیگر است که جزء روش‌های بسیار پرهزینه به شمار می‌رود.

براساس این پژوهش، درمان و بهبود سرطان از طریق کار گذاشتن چشمه‌های رادیواکتیو درون بدن، استفاده از رادیوداروها برای از بین بردن تومورها، عکس برداری‌های جدید با استفاده از مواد رادیواکتیو، بهبود کیفیت و افزایش ماندگاری غذا، میکروب‌زدایی و استریل کردن با پرتو، ایجاد موتاسیون‌های سودمند و هدفدار در موجودات، تولید سویه‌های جدیدی از گیاهان، تولید محصولات زراعی مقاوم به خشکی، برآورد فرسایش و رسوب‌گذاری خاک و... نمونه‌هایی از همکاری بین فناوری هسته‌ای و علوم زیستی هستند که در زندگی پیشرفته امروزی استفاده می‌شوند. بهره‌گیری از چنین امکانات و تکنولوژی‌های مدرنی لازم و ضروری به نظر می‌رسد.

این پژوهش در مجله ایمنی زیستی در سال 1394 منتشر شده است.

انتهای پیام