Fizik

Radyasyon Nedir Ve Nasıl Kanser Yapar?

Çoğu insan için ”radyasyon” kelimesi tehlike anlamına gelir. Hiroşima ve Nagazaki’nin ürkütücü hatırası, Çernobil nükleer felaketinin yıkıcı etkilerini düşünürseniz bunda şaşılacak bir şey yok. Bu gibi olaylar radyasyonun ne kadar ölümcül olabileceğini bizlere gösterir. Ancak aslında hayatın her saniyesinde bazen doğal bazen de yapay radyasyona maruz kalıyoruz. Bu nedenle sağlıklı bir yaşam için radyasyon bilgisi veya farkındalığı sahip olunması gereken bir olgudur. Peki, radyasyonun canlı vücudunda bir kanser hücresine dönüşme süreci nasıldır?

En geniş anlamıyla radyasyon, bir kaynaktan dışarıya doğru hareket ederek yayılan herhangi bir enerji biçimini ifade eder. Radyasyon, radyoaktif maddelerden yayılanlar gibi hızla hareket eden parçacık akışlar olabileceği gibi, atomların içindeki elektronlar enerji seviyeleri arasında sıçradığında üretilen elektromanyetik dalgalar şeklinde de olabilir. Güneşten aldığımız ısı ve ışık bize elektromanyetik radyasyon şeklinde gelir. Bu radyasyon çeşitleri olmasaydı Dünya’da yaşam olmazdı.

Başka elektromanyetik radyasyon çeşitleri de vardır. Örneğin iletişimde kullanılan radyo, yemek pişirmede kullanılan mikrodalgalar ve tıbbi görüntülemede kullanılan X ışınları. Bunların hepsi aslında aynı hızda (ışık hızında) yol alan aynı tür dalgalardır. Aralarındaki fark, dalga boyu ve frekanstan kaynaklanır.

Radyoaktivite Nedir?

Radyoaktivite, bazı atomların kendiliğinden parçalanarak farklı, daha kararlı atomlara dönüşürken hem parçacıklar hem de enerji yaydıkları doğal süreci tanımlamak için kullanılan terimdir. Radyoaktif bozunma olarak da adlandırılan bu süreç, kararsız izotopların daha kararlı bir duruma dönüşme eğiliminde olduğu için oluşur. Radyoaktivitenin keşfini aslında kötü hava koşullarına borçluyuz.

Fransız fizikçi Henri Becquerel, belirli malzemelerin güneş ışığına maruz kaldığında parladığı bir fenomen olan floresansı incelemeye çalışıyordu. Ancak bulutlu günler çalışmasını sürdürmesine engeldi. Bu nedenle floresan uranyum tuzlarını bir beze sardı ve onları bir fotoğraf plakasıyla birlikte bir çekmeceye bıraktı. 1896’daki bu basit tesadüfi kaza, atom altı dünyaya bir pencere açan ve nükleer devrimi başlatan bir fenomen olan radyoaktivitenin varlığını ortaya çıkardı.

Marie ve Pierre Curie laboratuvarlarında.

Birkaç gün sonra, uranyum tuzunun fotoğraf camlarını kararttığını fark etti. Deneyleri tekrarlayınca, güneşe gerek olmadığını, uranyum tuzlarının kendiliğinden ışın yaydığını keşfetti. Becquerel’in doktora öğrencisi Marie Curie, konuyu kocası Pierre ile araştırdı. Sonunda bazı malzemelerin doğal olarak sabit bir enerji akışı yaydığını keşfettiler. Radyoaktivite terimini icat ettiler. Ayrıca iki yeni radyoaktif element buldular: polonyum ve radyum. Bu çalışmaları için Becquerel ve Curies, 1903’te Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. Bugün radyoaktivitenin ne olduğu, nasıl tehlikeli olabileceği ve onu nasıl kullanabileceğimiz konusunda çok daha kapsamlı bir anlayışa sahibiz. 

Elektromanyetik Radyasyon Nedir?

Radyasyon, radyoaktif bozunma sırasında salınan partikülleri veya enerjiyi ifade eder. Yayılan radyasyon, nötronlar, alfa parçacıkları ve beta parçacıkları gibi parçacıklar veya gama ve X-ışınları gibi saf enerji dalgaları biçiminde olabilir.

Doğada bulunan her maddenin pozitif ve negatif olmak üzere elektriksel yükleri vardır. Bir madde çok fazla elektrona sahipse, negatif yüklüdür; aksi durumda pozitif yüklüdür. Fen derslerinde öğrendiğimiz; ‘aynı elektrik yüküne sahip parçacıklar birbirini iterken, farklı yüke sahip parçacıklar birbirini çeker’ kısmı adeta konunun temelidir.

Parçacıklar birbirine itme-çekme kuvveti uygularken aslında ‘yüklü parçacıklar’ harekete geçer. Bu da elektrik alanın oluşmasını sağlar. Elektron bir noktadan diğer noktaya hareket ederken gittiği yöne doğru elektrik alan artarken, arkasında bıraktığı yöne dik olacak şekilde manyetik alan meydana getirir. Doğru koşullarda elektrik alan ve manyetik alan sürekli üretilebilir ve birbirlerini ayakta tutarlar. Böylece elektromanyetik dalgaları ileten elektromanyetik radyasyon oluşur.

Elektromanyetik radyasyonun yoğunluğu yada canlıya zarar verme miktarı frekansla belirlenir. Frekans arttıkça radyasyonun enerjisi de artar ve frekans, dalga boyu ile ters orantılıdır. Spektruma baktığımızda dalga boyu en küçük ve enerjisi/frekansı en yüksek olan gama ışınlarıdır. Bu yüzden en zararlısı da odur.

Radyasyon Ve Kanser İlişkisi

Fizikçi Wilhelm Röntgen 8 Kasım 1895’te X ışınlarını ilk keşfettiğinde onlara “bilinmeyen” anlamına gelen “X” adını verdi çünkü ne olduklarını bilmiyordu. Ama inanılmaz derecede faydalı oldukları hemen anlaşıldı. Tıbbi tamlama için ilk X ışını kullanımı sadece dokuz hafta sonra gerçekleşti. Bu, yeni bir bilimsel keşfin pratik uygulama alanı bulduğu en kısa sürelerden biri idi. Aylar içinde teşhis için x-ışınlarını kullanacak sistemler geliştirildi ve 3 yıl içinde radyasyon kanseri tedavi etmek için kullanıldı.

Radyasyonun bir ışımadır ve bu ışımanın iki çeşidi vardır: İyonlaştırıcı radyasyon ve iyonlaştırmayan radyasyondur. Eğer radyasyon çarptığı alanı iyonlaştırıyorsa atomlardan ve moleküllerden elektron koparabilir demektir. İyonlaştıramayan radyasyon ise atomik bağları kıracak yeterli enerjiye sahip değildir. Sadece ısınma, kimyasal reaksiyon değişimleri, hücreler ve dokularda elektrik akımının indüklenmesi gibi biyolojik etkilere yol açar.

Ancak o ilk yıllarda radyologlar lösemi geliştirmeye başladı. Bunun sonucunda da radyasyonun kansere de neden olduğu anlaşılacaktı. Takip eden yıllarda, Japonya’daki 1945 nükleer bomba patlamalarından kurtulanlarda, nükleer silah testlerine maruz kalanlarda ve 1986’daki Çernobil nükleer santralindeki patlamadan sonraki yapılan çalışmalarda radyasyon zehirlenmesinin yıkımları kaydedildi.

Radyasyon Nasıl Kanser Yapar?

İyonlaştırıcı radyasyonların doku içinden geçerken bıraktığı etki radyasyon ve kanser bağıntısının temelini oluşturmaktadır. Dokuyu oluşturan veya dokuda bulunan atomların uyarılması, iyonlaşması veya moleküler yapıların bozulması sonucu insan vücudu iki şekilde biyolojik etkiye neden olur: Somatik ve genetik etkiler. Somatik etkiler, radyasyon ile etkileşen kişinin kendisinde oluşan etkilerdir. Genetik etkiler ise radyasyonla etkileşen kişinin nesillerinde ortaya çıkan etkilerdir. Bu durum DNA’nın yapısını bozmaktadır.

Radyasyon ve kanser bağıntısında bakmamız gereken bir diğer konu ise radyasyonlarla etkileşim süresidir. İnsan vücuduna radyasyon alındıktan sonra iki durum ortaya çıkar. Radyasyonun aniden gelişen (akut) etkisi ve kronik etkisidir.

Radyasyonun Kanserli Hücreye Dönüşme Süreci

Örneğin Çernobil Reaktör kazasından sonra ortaya çıkan enerji, yakın alanda bulunan kişileri akut olarak etkilemiştir. Ölümler veya yaralanmalar kısa süre içinde gerçekleşmiştir. Radyasyonun kronik etkisi, kişinin düşük dozlarda sürekli olarak radyasyonla etkileşmesidir.

Radyasyonun dozuna göre insan vücuduna etkisini

Doz (Rem) (1rem=0.01Sv) Gözlenen Klinik Etkiler
0 – 25
Gözlenen klinik etki yok
25 -100
Kan tablosunda meydana gelebilecek değişiklikler dışında gözlenebilen etki yok
100-200
Yorgunluk ve iştahsızlık. Mide bulantıları ve 3 saat içinde kusmalar, Kan tablosunda orta derecede değişiklikler, Kan yapıcı organlar dışında birkaç hafta içinde iyileşme
200 – 600
2 saat veya daha kısa sürede kusmalar; İç kanamalar ve enfeksiyon; Kan tablosunda büyük değişiklikler, 2 hafta içinde saç dökülmesi (300 Rem ve üzerinde doz alanlarda), Alınan radyasyon dozuna bağlı olarak bir ay ile bir yıl arasında % 20 – %100 oranında iyileşme
2 ay içinde % 80 – % 100 oranında ölüm gerçekleşecek. Sağ kalanların ise iyileşmesi oldukça uzun sürecektir

Uzayda Radyasyon

Van Allen kuşakları

Dünya’nın manyetik alanı bizi Güneş’ten gelen yüksek enerjili proton ve elektronlardan koruyor. Ancak bu radyasyonun tamamı zararsız bir şekilde uzaya yansımıyor, bir kısmı Dünya’nın etrafını saran simit şeklindeki kuşaklara hapsoluyor. Van Allen kuşakları denilen bu kuşaklar, Uluslararası Uzay İstasyonu’ndan çok daha yüksekte ama daha uzak yerlere giderken içlerinden geçen astronotlar için potansiyel bir tehlike yaratıyor.

Neyse ki hızlı bir uzay aracı bu kuşakların içinde sadece bir saat kadar kalıyor. NASA, radyasyon kuşaklarından geçen Apollo astronotlarının 0,16 sieverte maruz kaldığını tahmin ediyor. ( Sievert canlı dokunun maruz kaldığı radyasyonun etkisini gösteren doz eşdeğerinin SI sistemindeki birimi.) Nispeten yüksek bir doz ama yine de ölümcül düzeyin sadece %2’si.



Kaynaklar ve ileri okumalar:

Matematiksel

Şefika Çokcoşkun

İstanbul Üniversitesi 'Nükleer Fizik' anabilim dalında yüksek lisans mezuniyetim sonrası yazarlık serüvenim başladı. Bilimin hayatın parçalarından biri olduğunu aktarmak her bilim insanı gibi benim de görevim... Okumak, dinlemek, merak etmek, araştırmak hep bir adım daha atmamı sağlıyor. Paylaştıkça çoğalacağımız günler yakındır...
Başa dön tuşu