Поделиться
Миниатюрный детектор радиации защитит астронавтов в далеком космосе
Несомненно, что космические путешествия - занятие рискованное. Даже на околоземной орбите астронавты подвержены негативным физическим воздействиям и психологической нагрузке из-за изоляции. Однако космические экспедиции будущего будут происходить далеко от защитной магнитосферы Земли, там, где людей ожидает более серьезная угроза - жесткая космическая радиация.В течение только одного дня межзвездного путешествия астронавт подвергнется радиации, равной по уровню годовой норме фонового излучения на поверхности Земли. Радиация может вызвать мутацию ДНК и смерть клеток.
Для борьбы с этой невидимой угрозой американское космическое агентство (NASA) и национальный институт исследования раковых заболеваний (NCI) выделили средства в размере $11 млн. семи университетам США для разработки биомедицинских технологий, позволяющих обнаруживать и противостоять воздействию радиации и вызываемых ею раковых опухолей и других болезней.
Сейчас ученые работают над созданием микроскопического устройства, которое помещается внутри кровяной клетки и извещает о ее разрушении под воздействием радиации. Такие устройства будут испытываться на астронавтах и больных раком.
Фактически при полете в межзвездном пространстве жесткая радиация проходит сквозь тело астронавтов, как крошечные пули, и оставляет микроскопические разрушения. Такие разрушения часто обнаруживаются в разрыве ДНК белых кровяных клеток. Разрушения настолько серьезны, что обычно пораженные радиацией клетки входят в стадию апоптоза - запрограммированной клеточной смерти. В процессе умирания клетки выделяется множество ферментов, в том числе фермент каспаза-3.
По словам ученых, каспаза-3 поедает клетку изнутри. При этом он нарушает биохимическую связь и в наноустройстве, что приводит к испусканию флуоресцентной энергии.
Основой устройства является простая молекула диамина, обычно аммиака, которая связана со всех сторон акриловой кислотой. Затем с каждой стороны к кислоте присоединяются другие молекулы аммиака итак далее - слой за слоем.
Два слоя уже дают много возможностей. В зависимости от того, является ли последний слой амином или кислотой, к внешней стороне могут быть присоединены разные химические компоненты. Например, для обнаружения фермента каспазы добавляется два компонента. Один маскирует прибор, делая его для кровяной клетки похожим на сахар, что не вызывает отторжения. Другой - двойная молекулярная система, названная флуоресцентным резонансным передатчиком энергии (FRET), которая при разрыве испускает флуоресцентную энергию.
До момента перехода клетки в стадию апоптоза система FRET остается нерушимой, а кровяная клетка остается темной внутри. После начала апоптоза (под действием радиации или естественного старения) и выделения фермента каспаза-3 связь быстро разрушается и кровяная клетка наполняется флуоресцентным светом.
Одновременно специальный медицинский сканер замеряет уровень флуоресцентной энергии внутри тела астронавта. Если уровень больше определенного порога, необходимо принимать контрмеры - специальные препараты или другие защитные средства.
Источник:
по материалам сайта Space.com.
Короткая ссылка
