Мощность дозы рентгеновского излучения и эффективность бактериальной стерилизации

Лучевая стерилизация стала незаменимой для стерилизации в различных областях, включая медицинские устройства (например, одноразовые шприцы, катетеры, искусственные суставы), фармацевтику (например, сырье, тканевые трансплантаты) и пищевые продукты (например, ингибирование ростков в картофеле).

Традиционно считалось, что эффективность лучевой стерилизации зависит исключительно от общей дозы облучения. Тем не менее, это предположение было оспорено исследовательской группой во главе с профессором Мацумото и доцентом Иватой из Университета города Нагоя (национальный университет Японии, расположенный в восточной части города Нагоя).

В своем исследовании команда значительно варьировала мощность дозы рентгеновского излучения, сохраняя при этом постоянную общую дозу облучения, используя Escherichia coli в качестве модельного организма.

Результаты выявили поразительные различия в зависимости от питательной среды бактерий:

• в условиях с низким содержанием питательных веществ долгосрочное облучение с низкой мощностью дозы (т.е. рентгеновское излучение низкой интенсивности) оказалось более эффективным, чем краткосрочное облучение с высокой мощностью дозы.
• и наоборот, в среде, богатой питательными веществами, кратковременное облучение при высокой мощности дозы достигало более чем в десять раз большей эффективности стерилизации по сравнению с долгосрочным облучением при низкой мощности дозы.

Эти результаты были дополнительно проанализированы с использованием передовых математических инструментов, позволяющих количественно понять механизмы, с помощью которых излучение повреждает бактериальные и клеточные структуры.

Данная разработка ученых не только обеспечивает научную основу для оптимизации протоколов стерилизации и дезинфекции с использованием излучения, но и представляет новую основу для разработки стратегий облучения, которые могут избирательно устранять быстро пролиферирующие клетки поражения (например, раковые клетки) при минимизации повреждения здоровых тканей.

Эти знания открывают большие перспективы для разработки более безопасной, эффективной и удобной для пациента лучевой терапии с использованием рентгеновских лучей и протонных пучков.