Le sostanze radioattive che emettono radiazioni ionizzanti circondano le persone ovunque. Tali sostanze sono presenti naturalmente nei terreni, nei materiali da costruzione e nell’aria che respiriamo. Anche quando mangiamo e beviamo, assorbiamo sostanze radioattive, ad esempio sotto forma di potassio, che contiene il potassio 40 radioattivo. Inoltre, le radiazioni ionizzanti generate artificialmente ed utilizzate, per esempio, nella ricerca, nell’industria e nella medicina, contribuiscono a favorire l’esposizione alle radiazioni. Pertanto, gli esseri umani sono sempre sotto l’influenza delle radiazioni ionizzanti.

L’interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia (il corpo umano) può arrecare danni all’organismo – indipendentemente dal fatto che la radiazione sia di origine naturale o artificiale. I fattori determinanti sono la quantità di energia assorbita dalle cellule e la durata dell’irradiazione.

La nascita della biologia delle radiazioni

La scoperta dei raggi X nel 1895 suscitò un’immensa euforia. La capacità di guardare dentro il corpo umano senza doverlo aprire rivoluzionò la medicina. Ma presto il personale che operava le macchine a raggi X si lamentò degli effetti collaterali come le ulcere. Successivamente, con l’aiuto di esperimenti medici e biologici, si cercò di individuare le cause di questi processi – la nascita della biologia delle radiazioni.

Oggi sappiamo che i raggi X – così come le radiazioni provenienti da sostanze radioattive – sono le cosiddette radiazioni ionizzanti. Ciò significa che questa radiazione può trasportare energia nei tessuti o nelle cellule, dove le molecole biologicamente importanti possono essere successivamente ionizzate. In tali circostanze, le molecole non funzionano più correttamente – o non funzionano affatto. Diversi tipi di radiazioni presentano diversi gradi di efficacia nell’influenzare i processi biologici. Inoltre, la sensibilità alle radiazioni varia da un tipo di tessuto all’altro. Nell’uomo si distingue tra: tessuto epiteliale, tessuto connettivo, tessuto di sostegno, tessuto muscolare e tessuto nervoso.

I primi esperimenti radiobiologici furono condotti sugli animali. Le conclusioni, che se ne trassero all’epoca, sono valide ancora oggi in linea di principio. Per esempio, la «quantità di radiazioni» – oggi definita dose – determina in modo decisivo quali effetti ci si deve aspettare.

• La dose come misura dell’esposizione alle radiazioni per gli esseri umani

  Quando una persona è esposta a un campo di radiazioni, tale radiazione colpisce il corpo rilasciando in quest’ultimo la sua energia: si dice che, la persona abbia accumulato (ricevuto) una dose . Le unità di misura della dose sono Gray o Sievert. La dose assorbita è indicata in Gray o Milligray e corrisponde all’energia assorbita per chilogrammo di tessuto corporeo. La dose efficace in Sievert è definita come la somma dei contributi dell’energia assorbita per chilogrammo di tessuto corporeo moltiplicati per i fattori di ponderazione, per tenere conto degli effetti biologici di diversi tipi di radiazioni e della diversa sensibilità alle radiazioni dei singoli organi e tessuti. Poiché una dose di un Sievert è un valore molto grande, le dosi che si verificano comunemente sono spesso espresse in Millisievert (un millesimo di Sievert, scritto anche mSv) o microsievert (un milionesimo di sievert, scritto anche μSv).

  

Un’altra importante scoperta della biologia delle radiazioni riguardò l’influenza delle radiazioni ionizzanti sulle cellule somatiche del corpo e sulle cellule della linea germinale. Quest’ultime differiscono dalle prime, in quanto una cellula germinale può dare origine a una cellula sessuale, mentre una cellula somatica non può farlo.

Questa distinzione è particolarmente importante per la capacità di procreare, come è stato dimostrato in esperimenti di irradiazione con gli animali.

Si notò che quando gli organi riproduttivi erano stati esclusi dall’irradiazione, l’effetto delle radiazioni era limitato al rispettivo animale e la prole non ne era interessata. Nel caso opposto, quando venivano irradiati solo gli organi genitali, gli animali sopravvivevano all’esperimento e, nel migliore dei casi, anche senza alcun effetto dovuto all’irradiazione. D’altra parte, la loro capacità riproduttiva era limitata: avevano numericamente meno discendenti e la prole mostrava anche problemi di salute.

La biologia delle radiazioni al servizio della radioprotezione

L’obiettivo della radioprotezione è quello di proteggere al meglio le persone e l’ambiente dagli effetti negativi delle radiazioni ionizzanti ed a prevenirne i danni. Tuttavia, ciò è possibile solo se sono noti i processi biologici che avvengono nelle cellule irradiate e non irradiate.

In questo senso, la biologia delle radiazioni è al servizio della radioprotezione: fornisce le basi scientifiche affinché la radioprotezione possa svolgere al meglio i suoi compiti nella prassi.