Universitatea “Alexandru Ioan Cuza”, Iaşi Departamentul Fizică

Rezumat teză de doctorat

Contribuții la studiul interacțiunii radiațiilor cu

componente organice și anorganice ale materialelor biologice

Coordonator științific, Prof. univ. dr. Tudor Luchian

Drd. Andreea Verdeș (căs. Teodor)

Iași, 2018

CUPRINSUL TEZEI Obiectivul studiilor Capitolul I: Radicalii liberi şi antioxidanţii în funcţionarea fiziologică normală şi diferite tipuri de stres

I.1.Radicalii liberi I.2. Antioxidanţii I.3.Partea experimentală: Proprietăţile antioxidante ale strugurilor evidenţiate

prin conţinutul de polifenoli totali, flavonoide şi capacitatea antioxidantă Concluzii

Capitolul II: Efectele radiaţiilor UV asupra materialelor biologice II.1. Mecanisme de apărare ale plantelor împotriva acțiunii radiației UV II.2. Efectele radiațiilor UV-C asupra plantelor II.3.Partea experimentală: Evidenţierea efectelor genotoxice ale radiaţiilor UV-C

asupra celulelor din meristemele de creştere radiuculare la plantule de Cucurbita pepo L. (dovleac)

II.4.Partea experimentală- Efectul radiaţiilor UV-C asupra substanţei active și a medicamentului Prednison

Concluzii Capitolul III: Expunerea organismelor vii la radiații ionizante

III.1. Biomarkeri specifici III.2. Efectele radiației ionizante asupra organismului III.3. Evaluarea biomarkerilor specifici radiației ionizante III.4. Dozimetria biologică și dozimetria fizică III.5.Dozimetria fizică- Metoda luminescenței stimulate optic (OSL), a

termoluminescenței (TL) și a rezonanței electronice de spin (RES) III.5.1. Partea experimentală: Estimarea dozei de radiații absorbite în ecranele

din sticlă și în componentele electronice (cartele SIM și rezistori) ale unor tipuri de smartphone prin metoda termoluminescenței (TL)/ luminescenței stimulate optic (OSL) și a rezonanței electronice de spin (RES)

III.5.2.Măsuratori TL pe probe de sticlă ale telefoanelor smartphone III.5.3.Tehnica OSL- Luminescența stimulată optic aplicată cipurilor și

rezistoarelor din telefoanele mobile III.5.4.Rezonanța electronică de spin (RES) sau Rezonanța electronică

paramagnetică (REP) Concluzii

Capitolul IV: Dozimetria biologică în estimarea dozei de expunere la radiații ionizante prin metoda micronucleilor (MN)

Introducere IV.2 Metoda micronucleilor cu blocare de citocalazină (CBMN) IV.3. Metoda determinării activității superoxid dismutazei (SOD) IV.4. Metoda determinării lipoperoxizilor serici TBARS IV.5. Partea experimentală: Realizarea curbei de calibrare pentru fascicole de

radiații X pentru tehnica MN cu blocare de citoalazină B din sângele periferial Concluzii finale Bibliografie selectiva Activitatea științifică

Universitatea ”ALEXANDRU IOAN CUZA”, Iași Școala

Doctorală a Facultății de Fizică

La data de 28.09.2018, ora 13:00, în sala L1, dna. VERDEȘ

Andreea (căs. TEODOR) va susține, în sedință publică, teza de doctorat

cu titlul CONTRIBUȚII LA STUDIUL INTERACȚIUNII RADIAȚIILOR CU

COMPONENTE ORGANICE ȘI ANORGANICE ALE MATERIALELOR

BIOLOGICE în vederea obținerii titlului științific de doctor în domeniul

FIZICĂ.

Comisia de doctorat are următoarea componență:

Președinte:

Prof. univ. Dr. Diana Mihaela Mardare, Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iași

Conducător științific:

Prof. univ. Dr. Tudor Luchian, Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iași

Referenți:

Prof. univ. Dr. habil. Isvoran Adriana Vetuţa, Universitatea de Vest din Timişoara

Prof. univ. Dr. Ştefănescu D. Cipriana, Universitatea de Medicină și farmacie “Grigore T. Popa” din Iași

Prof. univ Dr. Creangă Dorina Emilia, Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iași

Obiectivul studiilor Scopul acestei teze a fost studiul acțiunii diferitelor tipuri de

radiații (ionizante și neionizante) asupra componentelor organice și anorganice ale materialelor biologice.

Teza este structurată pe patru capitole astfel:

În capitolul I am evidențiat importanța acțiunii antioxidanților și

modificările parametrilor (polifenoli totali, flavonoide și ale capacității

antioxidante) induse în urma diferitelor tipuri de tehnici de conservare

(liofilizare, uscare) în sâmburii, pulpa și pielița a două soiuri de struguri

(Cabernet Sauvignon și Merlot) cultivate pe două podgorii distincte din

zona Iașului (Bucium și Copou).

Capitolul II relieveză studiul efectelor genotoxice induse de

acțiunea radiaţiilor UV-C asupra celulelor din meristemele de creştere

radiculare la plantule de Cucurbita pepo L. (dovleac), cu estimarea

calitativă și cantitativă a aberațiilor cromozomiale induse de diferiți

timpi de expunere. De asemenea am identificat prezența radicalilor

liberi prin metoda Rezonanță Electronică de Spin (RES) în proba de

medicament Predinson atât în varianta farmaceutică cât și în cazul

substanței active în urma aplicării unor doze de iradiere UV-C.

În Capitolul III am evidențiat importanța estimării dozelor de

radiații absorbite în ecranele din sticlă și în componentele electronice

(cartele SIM și rezistori) ale unor tipuri de smartphone prin metoda

termoluminescenței (TL)/ luminescenței stimulate optic (OSL) și a

rezonanței electronice de spin (RES) atunci când este implicat un

accident/incident nuclear.

Ultimul capitol a permis evaluarea lipoperoxizilor serici (TBARS), a

superoxid dismutazei (SOD) și a micronucleilor (MN) în sângele

periferic ale persoanelor expuse profesional la radiații ionizante.

Biodozimetria prin metoda micronucleilor cu blocare de citocalazină a

permis ulterior și realizarea curbei doză răspuns pentru probe de sânge

iradiate cu fascicole de fotoni X pentru diferite categorii de vârstă și

gen necesară pentru evaluarea rapidă a dozei de radiații ionizante

absorbite.

Capitolul I: Radicalii liberi şi antioxidanţii în funcţionarea fiziologică normală şi diferite tipuri de stres

1.1 Radicalii liberi

Radicalii liberi sunt atomi sau grupuri de atomi foarte reactivi, instabili care conțin un numar impar de electroni și pot avea sarcină pozitivă, negativă sau neutră; pot fi generaţi atunci când oxigenul interacţionează cu anumite molecule, radiaţii, câmpuri electromagnetice etc. Pentru a preveni deteriorarea datorată radicalilor liberi, organismele vii sunt prevăzute cu un sistem de apărare format de antioxidanţi.

1.2.Antioxidanţii

Un antioxidant este o moleculă suficient de stabilă pentru a dona un electron unui radical liber şi de a-l neutraliza. Aceşti antioxidanţi întârzie sau inhibă leziunile celulare, în principal prin proprietatea lor de a îndepărta radicalilii liberi (Haliwell, 1995).

I.3. Partea experimentală: Proprietăţile antioxidante ale strugurilor evidenţiate prin conţinutul de polifenoli totali, flavonoide şi capacitate antioxidantă Au fost analizate două soiuri de struguri roşii: Cabernet Sauvignon şi Merlot, colectate din două locaţii diferite din Iaşi, Bucium şi Copou; ambele soiuri fiind cultivate pe scară largă la nivel mondial pentru producţia de vin. Probele din fiecare soi au provenit din recolta anului 2015 și au fost separate pe componente (pieliţă, pulpă şi sâmburi) după care au fost expuse la două procedee diferite de deshidratare, uscare şi liofilizare și au fost realizate determinări biochimice (conţinutul de polifenoli totali, flavonoide şi capacitate antioxidantă). 1. Analiza conţinutului de polifenoli totali

Conţinutul total de polifenoli a fost determinat prin utilizarea metodei Folin-Ciocalteau modificată (Singleton şi colab., 1999). Absorbanţa soluţiei de culoare bleu rezultată a fost citită la 765 nm după două ore, faţă de martor (apă distilată). Cantitatea conţinutului polifenoli totali a fost exprimată în mg echivalent acid galic (mg GAE / g material vegetal) (R2 = 0,99).

2. Analiza conţinutului de flavonoide Conţinutul de flavonoide a fost măsurat printr-o metodă spectrofotometrică (Dewanto et al., 2002). Absorbanţa soluţiei de culoare roz rezultată a fost citită la 510 nm faţă de martor (apă distilată). Conţinutul de flavonoide a fost exprimat în echivalent de catechină mg (mg CE/g material vegetal) (R2 = 0,98). 3. Analiza capacității antioxidante (folosind DPPH) din extractul metanolic

Activitatea antioxidantă (AA%) din extractul metanolic a soiurilor de struguri s-a realizat utilizând radicalul stabil, 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH), conform metodei Molyneux (2004), Shirwaikar și colab. (2006). Procentul activităţii antioxidante (AA%) a fost calculat conform următoarei ecuaţii: AA (%) = (1-A1 / A0) x100, unde A1 este absorbanţa probelor - extract şi A0 este absorbanţa probelor - control (metanol). I.3.1. Rezultatele determinării conţinutului total de polifenoli

Strugurii roşii sunt consideraţi a avea un efect mai protector decât strugurii albi datorită conţinutului ridicat de substanţe antioxidante din pielită şi seminţe. Efectul protector al vinului roşu este atribuit compuşilor fenolici (Ginjom şi colab., 2010).

Compuşii polifenolici servesc ca agenţi reducători în multe sisteme biologice prin donarea de hidrogen acţionând ca chelatori şi având rol în blocarea radicalilor liberi. Activităţile acestor antioxidanţi ajută la limitarea oxidării acizilor nucleici, proteinelor, lipidelor, care pot declanşa boli degenerative precum cancerul, bolile cardiace, tulburările dermice şi îmbătrânirea (Dröge, 2002, Halliwell, 1994). I.3.1.1. Conţinutul total de polifenoli în materialul vegetal uscat

Pentru cele două soiuri de struguri, conţinutul de polifenoli totali, analizat pe componentele uscate, variază în felul următor: conţinutul cel mai ridicat s-a înregistrat în cazul sâmburilor, urmat de pulpă şi, la final, de pieliţă. În cazul pieliţei, s-a evidenţiat un conţinut uşor mai ridicat pentru soiul Merlot, situaţie valabilă pentru ambele puncte de colectare (Bucium –58,13 mg GAE/g material uscat şi Copou – 48,68 mg GAE/g mat uscat). Pentru soiul Cabernet, o valoare mai ridicată a fost înregistrată pentru locaţia de recoltare din Bucium (48,71 mg GAE/g mat uscat) faţă de cea din Copou (38,30 mg GAE/g mat uscat). În cazul pulpei, doar pentru soiul Cabernet din Copou, s-a înregistrat o

valoare mai scăzută (36, 61 mg GAE/g mat uscat); pentru soiul Merlot (ambele locaţii) şi pentru Cabernet din Bucium, valorile sunt mai ridicate, fără diferenţe semnificative între acestea. Conţinutul de polifenoli totali la samburi a variat între 159,13 mg GAE/g material uscat şi 188,40 mg GAE/g material uscat la Cabernet colectat din Bucium şi, respectiv, Copou. În cazul soiului Merlot provenit din Copou şi Bucium, conţinutul a fost de 173,85 mg GAE/g material uscat şi, respectiv 204,04 mg GAE/g material uscat; cu toate acestea, nu s-au putut stabili diferenţe semnificative între valorile stabilite. Referitor la cele două staţiuni de unde s-a colectat materialul biologic, s-au evidenţiat următoarele variaţii în cadrul aceluiaşi soi; soiul Merlot reflectă un conţinut mai ridicat de polifenoli în cazul pieliţei, pentru ambele staţiuni: Copou, respectiv Bucium.

Aceeaşi situaţie este valabilă şi pentru pulpă, dar numai în cazul soiului Cabernet, la care valorile pentru staţiunea Bucium sunt mai ridicate decât pentru staţiunea Copou. În cazul sâmburilor, valorile identificate pentru staţiunea Bucium sunt mai mici decât cea Copou (în cazul soiului Cabernet), situaţie inversă faţă de cea stabilită pentru soiul Merlot, la care valorile pentru Bucium sunt uşor mai ridicate decât cele corespunzătoare staţiunii Copou. În Fig. I.1. este prezentat conţinutul de polifenoli totali din pieliţa, pulpa şi sâmburii soiurilor Cabernet şi Merlot colectate din podgoriile Bucium şi Copou.

0

10

20

30

40

50

60

70

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot COPOU Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t

us

ca

t)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Pulpa Cabernet

COPOU

Pulpa Merlot COPOU Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t

us

ca

t)

a) b)

0

50

100

150

200

250

Sambure Cabernet

COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure Cabernet

BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t

us

ca

t)

c) Figura I.1. Conținutul de polifenoli totali a componentelor uscate a soiurilor de

struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi) (Oprică Lăcrămioara și colab., 2018)

I.3.1.2. Conţinutul total de polifenoli în material liofilizat În cazul materialului liofilizat (Fig. I.2.), se menţine acelaşi trend

ca în cazul materialului uscat, în ceea ce priveşte acumularea polifenolilor totali în componentele analizate; cel mai mare conţinut se înregistrează în cazul seminţelor, urmat de pieliţă şi pulpă. Pentru fiecare componentă în parte, fără excepţie, soiul Merlot colectat din Copou înregistrează valori mai mari decât soiul Cabernet din aceeaşi locaţie. În mod analog se comportă şi soiul Merlot care a provenit din Bucium, cu excepţia pieliţei, pentru care nu există diferenţe semnificative între valorile corespunzătoare celor două soiuri.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot COPOU Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot BUCIUMCo

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t lio

fil)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

Pulpa Cabernet

COPOU

Pulpa Merlot COPOU Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot BUCIUMCo

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t lio

fil)

a) b)

0

20

40

60

80

100

120

140

Sambure Cabernet

COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure Cabernet

BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e p

olife

no

li t

ota

li (

mg

GA

E/g

ma

t lio

fil)

c)

Figura I.2. Conținutul de polifenoli totali a componentelor liofilizate a soiurilor de struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi) (Oprică Lăcrămioara și colab.,2018)

I.3.2. Rezultatele determinării conţinutului de flavonoide Flavonoidele reprezintă un grup de compuşi cu masă moleculară

mică, cu proprietăţi antioxidante ridicate. Structura chimică specifică le permite să reducă stresul oxidativ prin numeroase mecanisme (Raj şi colab., 2001, Procházková şi colab., 2011). Consumul de flavonoide dietetice derivate din struguri, sub formă de extracte de struguri şi pulberi de seminţe de struguri, a demonstrat că suprimă, în mod eficient, stresul oxidativ şi previne degradările oxidative in vivo. Astfel de activităţi sunt atribuite diferitelor funcţii ale flavonoidelor din struguri ca agenţi de colectare a radicalilor liberi şi compuşi de chelare a metalelor (Choi şi colab., 2012, Lakshmi şi colab., 2013, Scola şi colab., 2013).

Recent, s-a constatat că produsele secundare chiar şi cele obţinute ca urmare a prelucrării strugurilor (tescovina, seminţe, pieliţa, ulei de seminţe) au valori nutriţionale ridicate şi au fost comercializate în diferite forme de pulberi, granule, diferite extracte concentrate sau uscate precum şi alte mijloace de ambalare inovatoare. De remarcat este faptul că aceste produse au efecte asupra stării de sănătate a organismului (funcţionarea creierului, obezitate şi diabet, activitate hepatoprotectivă, boli hepatice, prevenirea cancerului) (Georgiev şi colab., 2014). I.3.2.1. Conţinutul de flavonoide în material vegetal uscat

În ceea ce priveşte conţinutul total de flavonoide, analizat pe material uscat, acesta înregistrează aproximativ acelaşi patern ca în cazul polifenolilor totali, investigat pe acelaşi tip de material (Tabel I.6., Figura I.4). Conţinutul cel mai ridicat a fost evidenţiat în seminţe, urmat de pieliţă şi pulpă. Ca şi în cazul polifenolilor, analizaţi atât pe material uscat, cât şi pe cel liofilizat, fără excepţie, soiul Merlot din Copou înregistrează valori mai mari decât soiul Cabernet, din aceeaşi staţiune. În mod analog se comportă şi soiul Merlot Bucium, cu excepţia pulpei, de această dată, pentru care nu există diferenţe semnificative între valorile corespunzătoare celor două soiuri. Materialul uscat provenit din pulpă, pieliţă şi sâmburii celor două soiuri de struguri colectat din Bucium au înregistrat valori mai crescute comparativ cu cel din Copou. În general, compoziţia flavonoidelor la soiurile de struguri pare să varieze foarte mult în funcţie de originea lor genetică, perioada de colectare a fructelor şi componentele fructelor (pieliţă şi părţile comestibile) (Lu et al., 2006). Prezenţa şi/sau concentraţia flavonoidelor pot fi influenţate de diferenţele dintre soiuri, practici agricole, protocoale de testare (Kim şi colab., 2003), precum şi expunerea la lumina solară şi temperatură (Makris et al., 2006). Substanţele fenolice din struguri sunt peste 10% în pulpă, 60-70% în seminţe şi 28-35% în pieliţă. Catechina şi epicatechina sunt foarte importante în seminţele de struguri, iar conform cu cercetările efectuate de Iacopini şi colab., (2008), soiurile Merlot (138,8 şi 141,8 mg/100g seminţe) şi Cabernet Sauvignon (131,8 şi 127,6 mg/100g seminţe) indică un nivel ridicat de catechină şi epicatechină în extractele de seminţe.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot

COPOU

Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at

us

ca

t)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Pulpa Cabernet

COPOU

Pulpa Merlot COPOU Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at

us

ca

t)

a) b)

0

5

10

15

20

25

30

Sambure Cabernet

COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure Cabernet

BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at

us

ca

t)

c)

Figura I.3. Conținutul de flavonoide a componentelor uscate a soiurilor de struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi) (Oprică Lăcrămioara și colab., 2018)

I.3.2.2. Conţinutul de flavonoide în material vegetal liofilizat

În cazul conţinutului total de flavonoide, studiat pe material liofilizat, paternul descris anterior se menţine doar în parte; în cazul pieliţei, soiul Merlot înregistrează o valoare mai ridicată doar în cazul celui colectat din Copou, situaţie care se regăseşte şi în cazul pulpei şi a sâmburelui (Figura I.4.). În cazul soiului Merlot Bucium, acest trend se menţine doar pentru sâmburi, în vreme ce pentru pieliţă şi pulpă, valorile înregistrate sunt mai mici.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot

COPOU

Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at.

lio

fil)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Pulpa Cabernet

COPOU

Pulpa Merlot

COPOU

Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at.

lio

fil)

a) b)

1,95

2

2,05

2,1

2,15

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

Sambure

Cabernet COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure

Cabernet BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Co

nti

nu

tul d

e f

lav

on

e (

mg

CE

/g m

at.

lio

fil)

c)

Figura I.4. Conținutul de flavonoide a componentelor liofilizate a soiurilor de struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi) (Oprica Lacramioara și colab., 2018)

I.3.3. Rezultatele determinării capacității antioxidante Capacitatea antioxidantă poate fi evaluată printr-o serie de metode. Măsurătorile antioxidante pot fi legate fie de capacitatea extractelor de a transfera hidrogen la un radical (DPPH sau ABTS) sau de a acţiona ca şi competitor pentru radicalul peroxil (testul ORAC). 1. Capacitatea antioxidantă în material vegetal uscat

Rezultatele obţinute pentru capacitatea antioxidantă în termeni de îndepărtare a radicalilor liberi (activitate antiradicalică) utilizând DPPH în cazul componentelor uscate (pulpă, pieliţă şi sâmburi) a soiurilor de struguri studiaţi este redată în Figura I.5.

Maximul activităţii antiradicalice a fost detectat în pieliţa soiurilor Cabernet şi Merlot recoltate din Bucium; dintre cele două soiuri, activitatea antiradicalică fost nesemnificativ mai ridicată la Merlot. Acelaşi patern a fost observat şi în cazul activităţii antiradicalice din pulpa soiurilor investigate. Sâmburii celor două soiuri au prezentat activitate antiradicalică ridicată la cei colectaţi din Copou. O explicaţie posibilă pentru această distribuţie neuniformă în diferitele componente din boabele de struguri ar putea fi cantitatea mai mare de polifenoli, precum flavanolii monomerici (catechină şi epicatechină), proantocianidinele dimerice, trimerice şi polimerice şi acizii fenolici în seminţe comparativ cu pieliţă sau pulpă (Di Majo şi colab., 2008; Yilmaz şi Toledo, 2004).

Referitor la capacitatea antioxidantă comparativă între cele două soiuri, aceasta a fost relativ asemănătoare, doar o uşoară scădere la soiul Cabernet recoltat din zona Bucium. Rezultatele sunt în concordanţă cu studiile efectuate cu alte soiuri de struguri roşii Vitis vinifera (Poudel et al., 2008; Xu şi colab., 2010).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot

COPOU

Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot

BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Pulpa Cabernet

COPOU

Pulpa Merlot

COPOU

Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot

BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

a) b)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sambure Cabernet

COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure Cabernet

BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

c)

Figura I.5. Activitatea antioxidantă a componentelor uscate a soiurilor de struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi) (Oprică Lăcrămioara și colab., 2018)

2. Capacitatea antioxidantă în material vegetal liofilizat Activitatea antioxidantă a componentelor soiurilor de struguri obţinuţi prin liofilizare a avut un patern diferit faţă de cea a componentelor obţinute prin uscare, în cazul pulpei şi sâmburilor (Figura I.6.). Astfel, maximul activităţii antioxidante pentru pulpa soiurilor Cabernet şi Merlot a fost la cele recoltate din Copou iar pentru sâmburii celor două soiuri a fost la cei recoltaţi din Bucium.

74

76

78

80

82

84

86

88

90

Pielita Cabernet

COPOU

Pielita Merlot COPOU Pielita Cabernet

BUCIUM

Pielita Merlot BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

30

32

34

36

38

40

42

44

Pulpa Cabernet COPOU Pulpa Merlot COPOU Pulpa Cabernet

BUCIUM

Pulpa Merlot BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

a) b)

92

92,5

93

93,5

94

94,5

95

Sambure Cabernet

COPOU

Sambure Merlot

COPOU

Sambure Cabernet

BUCIUM

Sambure Merlot

BUCIUM

Ac

tiv

ita

te a

nti

ox

ida

nta

(%

)

c)

Figura I.6. Activitatea antioxidantă a componentelor liofilizate a soiurilor de struguri Cabernet şi Merlot (a-pieliță, b-pulpă, c-sâmburi)(Oprică Lăcrămioara și colab, 2018)

I.3.5. Concluzii A fost analizată influenţa soiului de struguri asupra conţinutului polifenolic, flavonoidelor şi activităţii antioxidante din diferite componente ale boabelor de struguri (piele, pulpă şi seminţe) din două

soiuri de struguri (Cabernet şi Merlot) cultivate în două regiuni viticole diferite Copou şi Bucium. În general, s-a constatat o variabilitate între cele două soiurile de struguri în raport cu conţinutul polifenolic, flavonoidic şi activitatea antioxidantă. Seminţele au fost componenta boabelor de struguri cu cea mai mare activitate antioxidantă, urmată de pieliţă şi pulpă, indiferent de soiul de struguri şi locaţia de recoltare. Referitor la modalităţile de deshidratare utilizate (uscare şi liofilizare) nu se constată diferenţe semnificative. Variabilitatea constatată în conţinutul fenolic în varietăţile de struguri a confirmat ipoteza că factorii genetici au un rol important în biosinteza acestor compuşi şi, prin urmare, în activitatea antioxidantă a strugurilor.

Capitolul II: Efectele radiaţiilor UV asupra materialelor biologice

Acţiunea directă sau indirectă a factorilor de mediu asupra

structurii biologice a organismelor poate duce la modificarea diferitelor nivele de organizare a vieții: molecular, subcelular, celular, tisular, la nivelul organelor, sistemelor şi a întregului organism. Acest efect poate fi reversibil atunci când apare în structura moleculelor de proteine și este de natură să pemită restaurarea modificărilor produse sau pot fi leziuni ireversibile ale biomoleculelor, situaţie în care acestea nu pot fi modificate sau vindecate.

Principalii factori mutageni prezenţi în mediu cu acțiune asupra organismelor vii sunt agenţii fizici genotoxici precum radiaţiile (ionizante, ultraviolete) şi agenţii chimici (organici şi anorganici) (Evgenia G. Dimosa și colab., 2006).

Spectrul UV este format din trei subdomenii, cea mai dominantă parte este formată din radiaţiile UV-A, cu lungimi de undă cuprinse între 320-400 nm ce reprezintă 6,3 % din radiaţia solară, domeniul UV-B, cuprins între 280-320 nm ce reprezintă 1,5 % din întregul spectru şi radiaţia UV-C (200-280 nm) cu acţiune specifică mai ales asupra organismelor vii şi cu efecte deosebit de dăunătoare.

ADN-ul este cea mai sensibilă ţintă a radiaţiilor UV iar leziunile de la nivelul acestuia produc o serie de efecte fiziologice: sinteza redusă a proteinelor, distrugerea membranelor celulare şi a proteinelor fotosintetice cu consecinţe genotoxice şi citotoxice ce afectează

creşterea şi dezvoltarea organismelor vii (Narendra Tuteja și colab., 2009). Leziunile reversibile de la nivelul ADN- ului pot fi reparate sau înlocuite prin recombinare. Însă în cazul leziunilor ireversibile asistăm la instabilitatea genomului cu apariţia mutaţiilor genetice, carcinogeneză şi în final la moartea celulei (Narendra Tuteja și colab., 2001).

Organismele s-au adaptat la nivelele obişnuite de radiaţii (ultraviolete sau ionizante) prin activarea naturală a mecanismelor de protecţie împotriva acestor factori cum sunt antioxidanţii şi enzimele de detoxifiere şi cele de fotoliză. Însă suprasolicitarea acestor mecanisme poate duce la perturbarea activităţii metabolice şi în final la modificări ireversibile la nivelul ADN-ului. II.1. Mecanisme de apărare ale plantelor împotriva acțiunii radiației UV

Plantele sunt expuse în mod natural la radiaţia UV întrucât aceasta este o componentă normală a radiaţiei solare necesară fotosintezei plantelor. Aproximativ 7-9 % din radiaţia electromagnetică emisă de soare face parte din domeniul UV. Plantele terestre trebuie să se adapteze permanent condiţiilor din mediul înconjurător întrucât acestea sunt fixate prin rădăcini şi nu se pot deplasa. Mecanismele de apărare ale plantelor la acțiunea radiațiilor UV sunt: procese care reduc cantitatea de radiaţii UV ce ajunge la moleculele ţintă prin biosinteza compuşilor ce absorb radiaţii UV cum sunt compuşii fenolici şi flavonoidele, mecanisme de reparare ale leziunilor de la nivelul ADN şi cele prin care se reduce efectul negativ al leziunilor apărute la nivelul ADN (Hahlbrock și Scheel, 1989). II.2. Efectele radiațiilor UV-C asupra plantelor

Tratamentul cu radiaţii UV-C asupra seminţelor de grâu stimulează germinaţia seminţelor în unele cazuri; cu cât timpul de iradiere creşte (până la 180 minute) creşte şi efectul germinării seminţelor comparativ cu proba martor atingând maximul de germinare de 96.7 % după un timp de iradiere de 180 minute. În cazul tratamentului de iradiere aplicat pe seminţele de mazăre se observă o scădere a ratei de creştere a răsadului indiferent de doza de radiaţie UVC. Inhibarea creşterii tulpinelor şi a rădăcinei a fost în concordanţă cu creşterea dozei de radiaţii UV-C şi implicit cu perioada de expunere (N Nyoman Rupiasih și colab., 2016). Radiațiile UV-C au ca ţintă principală molecula de ADN deoarece biomoleculele de acid nucleic

absorb în special radiaţii din acest domeniu. Atunci când modificările de la nivel molecular nu pot fi reparate de enzime, pot apărea mutaţii pe perioada replicării prin apariţia fotoproduşilor ADN (Sancar A. și colab., 1993). Perturbarea mitozei şi creşterea frecvenţei de aberaţii cromozomiale au fost observate şi pe seminţele germinate de porumb iradiate cu UV-C (Crepis capillaris). De asemenea în articolul Spectral and microscopy study on UV-C radiation bioeffects in some vegetal organisms, A.C. Uta și colab. (2015) au concluzionat că procentul de celule din meristemele de porumb care a prezentat aberaţii cromozomiale în urma expunerii la radiaţii UV-C a fost de 10-11 ori mare decât în cazul probei de control (neiradiate).

Există şi efecte indirecte ale iradierii UV-C ca de exemplu stimularea producerii ROS de către mitocondrii şi care în final va duce la peroxidarea lipidică şi distrugerea membranelor. Peroxidarea lipidică reprezintă astfel cea mai importantă consecinţă a acumulării de ROS şi odată ce acest proces este iniţiat, sunt generate reacţii în lanţ care duc la distrugerea integrităţii membranei.

II.3. Partea experimentală: Evidenţierea efectelor genotoxice ale radiaţiilor UV-C asupra celulelor din meristemele de creştere radiuculare la plantule de Cucurbita pepo L. (dovleac)

II.3.1. Motivația studiului

Acest studiu are ca scop evidenţierea efectelor radiaţiei UV-C la nivel citogenetic asupra ţesutului meristemelor de Cucurbita pepo L (dovleac) care sugerează leziuni la nivelul ADN-ului în dezvoltarea plantelor. Pe perioada germinării seminţelor, rădăcina este prima care apare şi astfel producerea aberaţiilor cromozomiale duce la creşterea şi dezvoltarea anormală a plantei. Deşi au fost realizate diferite studii pe specii de plante variate cu privire la acţiunea diferiţilor mutageni fizici, studiul activităţii celulelor mersistemice a rădăcinilor timpurii este de importanţă deosebită în cunoaşterea dezvoltării mutaţiilor în caracterizarea genotipică şi fenotipică a plantelor ca efect al acţiunii radiaţiilor UV.

Grosimea stratului de ozon (O3) din stratosfera pamântului şi cantitatea de oxigen (O2) au scăzut considerabil în ultimii zeci de ani ca efect al activităţilor antropogenice şi a poluării extreme (clorofluorocarboni-CFCs, clorocarboni-CCs, organobromide-OBs) (H.

Frohnmeyer, 2003, MC. Kenzi și colab., 2011). Apariţia acestui fenomen a dus la creşterea cantităţii de radiaţie UV-B şi UV-C care poate cauza schimbări în morfologia plantelor cu apariţia mutaţiilor genetice şi a instabilităţii genomului la nivelul ADN ului prin formarea dimerilor ca urmare a proceselor oxidative şi a reparării eronate (Igor Kovalchuk și colab., 2001). De aceea studiile privind efectele genotoxice ale radiaţiilor UVC asupra diferitelor tipuri de plante sunt de mare interes mai ales în domeniul biologiei şi farmaciei. Efectele benefice asupra sănătăţii populaţiei împotriva factorilor fizici şi chimici, pe care le pot avea anumite tipuri de plante, au dus la implicarea unei abordări multidisciplinare prin diversificarea plantelor alese pentru studii experimentale.

Plantele reprezintă un model de sistem adecvat pentru studiul biologic întrucât mai ales plantele de cultură, sunt necostisitoare, disponibile şi de aceea experimentele realizate în acest studiu au avut ca scop determinarea efectelor radiaţiei UV-C asupra diviziunii mitotice în meristemele de dovleac. Seminţele pot fi un sistem model ideal pentru a investiga efectele produse de agenţii endogeni asupra ADN-ului şi ai integrităţii genomului.

Analiza citogenetică pe seminţele de dovleac a avut ca scop obţinerea de date despre diviziunea mitotică, variaţia indexului mitotic, tipurile de aberaţii cromozomiale (simple sau complexe) ce apar pe perioada diviziunii mitotice. Nu am găsit în literatura de specialitate la care am avut acces studii ale proceselor mitotice pe meristemele de dovleac în lucrări ştiinţifice publicate până în prezent, acesta a fost şi motivul pentru care s-a ales acest material genetic pentru analiza citogenetică. De asemenea această specie este cunoscută ca una ce nu reacționează violent la agenții climatici fiind vorba de plante de cultură robuste și stabile. II.3.2. Materialul biologic Materialul biologic, seminţele de Cucurbita pepo L., a fost selectat de la o singură plantă pentru asigurarea uniformităţii genofondului probelor. Germinarea s-a efectuat la întuneric şi

temperaură constantă (20.0±0.5 C) în incinta INCUCELL, în care seminţele au fost plasate pe suport de hârtie umectată în placuţe Petri cu diametrul de 9.5 cm.

II.3.3. Expunerea la radiaţii UV Expunerea la radiaţii UV-C s-a efectuat după germinare, când

ţesuturile radiculare aveau lungimi de undă de până la 1.5 cm, la o distanţă de circa 50 cm faţă de sursa UV-C folosită în special pentru

sterilizarea suprafeţelor (putere 50 W, <280 nm). S-au testat două intervale de timp, de o oră şi de două ore respectiv. Proba martor a fost menţinută în aceleaşi condiţii ambientale (temperatura camerei, circa 22 grade C) cu excepţia faptului că nu a fost iradiată. II.3.4. Evidenţierea efectelor citogenetice. Prepararea lamelor pentru microscop Pentru analizele citogenetice, au fost prelevate vârfuri ale rădăcinilor (eșantioane minuscule de la meristemele radiculare) şi au fost imersate în mediul de fixare, reactiv etanol acid acetic glacial (1:3 v /v) timp de 24 ore. Probele finale se prezinta sub forma unor lame de microscop acoperite cu lamele – intre cele doua straturi de sticla aflandu-se cate un singur strat de celule, etalat prin metoda “squash”. II.3.5. Studiul prin microscopie optică II.3.5.1. Analiza calitativă

Pentru vizualizarea celulelor aflate în diviziune normală sau anormală (cu aberaţii cromozomiale) s-a folosit un microscop NIKON Y-FL eclipse e 600 cu obiectiv 40x la care a fost conectat o cameră foto NIKON e950 pentru captarea imaginilor. II.3.5.2. Analiza cantitativă

Efectele iradierii UV-C au fost estimate cantitativ prin calcularea indexului mitotic (M.I.) şi a procentajului de aberaţii cromozomiale (A.I.). Indicele mitotic MI şi indicele de aberaţii cromozomiale AI se definesc astfel:

MI =

AI=

Interpretarea statistică a fost realizată cu testul t-Student, cu pragul de semnificație de p=0,05. II.3.6. Rezultate şi discuţii II.3.6.1. Efectele radiațiilor asupra fazelor diviziunii celulare

Celulele divizate au fost identificate în fazele principale ale mitozei (profază, metafază, anafază şi telofază), precum şi pe durata de

repaus al mitozei (interfază). Numărul total de celule aflat în diferitele stadii ale mitozei şi în interfază sunt prezentate în următorul tabel (Tabel II.1).

Tabel II.1.: Efectele iradierii asupra fazelor diviziunii celulare (mitozei)

Timp de expunere UV-C

(ore)

Numărul de celule analizate

Numărul de celule în interfază

Numărul celulelor în mitoză

0 5664 4908 756 1 6235 5440 795 2 5370 4719 651

Numărul celulelor în

profază

Numărul celulelor în metafază

Numărul celulelor în anafază

Numărul celulelor în telofază

523 108 63 62 506 133 81 75 406 93 79 73

În următoarea figură (Fig.II.1.) sunt prezentate modificările

frecvenţei celulelor în fazele principale ale mitozei pentru probele eşantion expuse la UV-C şi pentru cele de control; deviaţia standard a fost de 8,5%. În cazul seminţelor germinate şi iradiate cu radiaţii UV, procentul de celule din profază este evident redus de la aproximativ 9,2% în probele de control la 8,1% pentru o expunere de o oră şi la aproximativ 7,6% pentru două ore de expunere (p <0,05 ) indicând astfel inhibarea proceselor de sinteză celulară necesare declanşării următoarei faze de mitoză; celulele metafazice apar în număr mai mare pentru expunerea pe o perioadă de o oră, în timp ce celulele aflate în anafază şi telofază par a fi relativ mai numeroase pentru expunerea la radiaţii UV pe timp de două ore.

Fig. II 1: Procentul de celule în diferitele faze ale mitozei în urma expunerii la UV-C

(A. Verdeș Teodor și colab., 2018)

Acumularea de celule aflate în anafaze implică o afectare a procesului de clivare longitudinală şi de migrare a cromozomilor spre cei doi poli ai celulei, fapt datorat alterării funcţionalităţii fusului de diviziune. De asemenea, acţiunea citotoxică şi genotoxică a acestor radiaţii este dată de acumularea celulelor în telofază, în special la variata de două ore de tratament cu UV-C, asociată cu blocarea formării fragmoplastului şi întârzierea sau chiar blocarea separării celor două celule fiice care, în mod normal, se formează la finalul fiecărui ciclu mitotic. Unul dintre cele mai importante elemente de estimare a supravieţuirii celulare, precum şi a citotoxicităţii exercitate de unii agenţi fizici sau chimici, îl constituie stabilirea indicelui mitotic, definit ca procentul (%) dintre numărul celulelor aflate în diviziune (mitoză) şi numărul total de celule analizate (parametru ce estimează diviziunile celulare şi este considerat un indicator al citotoxicităţii).

În cazul tratamentului cu UV-C se constată o scădere a indicelui mitotic, proporţional cu creşterea duratei de expunere a seminţelor de dovleac (C. pepo) la acest agent fizic, variind de la 13,35% (control), la 12,75 % (1 oră) şi respectiv 12,12% (2 ore), acţiunea mitostatică fiind semnificativă din punct de vedere statistic la durata maximă de tratament (p=0,007) (Fig.II.2). Rata de creştere sau de scădere a indicelui mitotic poate determina nivelul de genotoxicitate a radiaţiilor UV-C.

Fitarea liniară a datelor (Fig.II.2) ce indică indicele mitotic (coeficientul de corelaţie de 0,999) a dus la scăderea progresivă a procentului de celule aflate în diviziune cu 0,6% pentru o oră de iradiere (p <0,05), direct proporţională cu timpul de expunere la radiaţiile ultraviolete, adică un comportament doză-răspuns sugerat, evidenţiindu-se efectul mitoclastic (J. J. Zou, 2003.) al radiațiilor UV-C (datorită acţiunii de inhibare a ciclului mititic normal), sensibilitatea mitozei la iradierea UV fiind descrisă prin panta liniei de regresie. Diminuarea indicelui mitotic este asociată cu scăderea numărului total de celule aflate în cele patru faze ale diviziunii (mitozei): profaza, metafaza, anafaza, telofaza –comparativ cu numărul total de celule din proba studiată (în mitoza şi în repaus mitotic (interfază)).

Fig II.2: Efectul radiaţiei UV asupra capacităţii de diviziune a celulei; MI-mitotic

index. (A. Verdeș Teodor și colab., 2018)

Încetinirea mitozei rezultată din scăderea indicelui mitotic este

un mecanism de protecţie al plantelor care luptă cu dozele mari de radiaţii UV întrucât ADN-ul este cel mai sensibil la replicare. Indicele mitotic redus este datorat condensării cromozomilor în profaza ciclului celular dar are loc înainte de ruperea membranei nucleare. II.3.6.2. Efectele radiațiilor evidențiate prin aberațiile cromozomiale induse

Scopul studiului a fost evidenţierea tuturor diviziunilor anormale, cu diferite aberaţii cromozomiale. Mitoza de la nivelul țesuturilor de creștere ale rădăcinelor arată distorsiuni la organizarea cromozomială la seminţele de dovleac expuse la UV-C ceea ce conduce duce la apariţia diferitelor tipuri de aberaţii cromozomiale de tip clastgenic (A. Pandey și colab., 2016).

Punţile intercromatidiene ca indicatori ai acţiunii clastogene (A. Pandey, 2016) a factorului genotoxic, arată în acest caz că radiaţia UV-C împiedică separarea normală a celor două nuclee fiice astfel încât celulele descendente singulare au o garnitură dublă de cromozomi (o celulă diploidă, practic viabilă, de obicei amplifică caracteristicile fenotipice).

Cromozomii întârziaţi, cei expulzați precum și C-metafazele sunt cunoscuţi ca indicatori ai acţiunii aneugenice a agentului genotoxic ducând astfel la modificări ale numărului de cromozomi în celulele fiice. Cromozomii întârziaţi/retardați sunt aceia care rămân de-a lungul axului de diviziune şi astfel, una dintre cele două celule fiice va pierde unele informaţii genetice purtate de cromozomi retardaţi; cromozomii expulzaţi reprezintă şi ei informaţii genetice lipsă în una sau ambele celule descendente, cu excepţia faptului că sunt răspândiți lateral

relativ la axul de diviziune. C-metafazele se caracterizează prin material genetic fragmentat, ca si în cazul reactivului de colchicină utilizat pentru alte tipuri de studii citologice experimentale.

În urma analizei imaginilor microscopice înregistrate am identificat celulele cu câte un tip de aberaţie cromozomială, cum ar fi: Fig.II.3. A, B prezentând punţi interchromatidiene în ana telofază, Fig. II.3. C, D, E prezentând cromozomii expulzaţi în metafază Fig.II.3. F, expunând C-metafaza.

Fig.II.3. Celule in diviziune anormală în meristemele de Curcubita pepo L. ce prezintă principalele tipuri de aberaţii cromozomiale: A) celulă în ana-telofază cu o singură punte intercromatidiană; B) celulă în ana-telofază cu trei punţi; C) celulă în metafază cu trei cromozomi expulzaţi; D) celulă în metafază cu doi cromozomi expulzaţi; E) celulă în metafază cu un singur cromozom expulzat; F) celulă cu C-metafază. Bar = 10 µm. (A. Verdes Teodor și colab., 2018)

De asemenea, au fost captate imagini cu aberaţii cromozomiale complexe (mai multe aberaţii ce sunt prezente în aceeaşi celulă), cum ar fi: Fig.II.4. A prezentând o celulă în ana-telofază anormală cu cromozom (l) întârziat, unul expulzat (c) şi două fragmente cromozomiale (f); Fig. II.4. B prezintă o celulă în metafază anormală cu punte intercromatidiană (b),un cromozom (l) întârziat şi cromozomii expulzaţi (e).

Fig. II.4. Celule aflate în diviziune anormală cu aberaţii cromozomiale complexe în meristemele de Curcubita pepo L. A) celula în ana-telofază cu cromozomi întârziaţi (l), împreună cu cromozom expulzat (e), şi două fragmente cromzomiale (f); B) celula în metafaza cu cromozom întârziat (l) asociaţi cu doi cromozomi expulzaţi (e) şi punte intercromatidă (b); Bar = 10 µm. (A. Verdes Teodor și colab., 2018)

În Fig.II.5, frecvenţa C-metafazelor şi a punţilor intercromatidiene unice pare să fie în mod remarcabil crescută în probele iradiate UV-C, astfel se poate presupune că în prezentul experiment în care au fost realizate expuneri unice ale seminţelor germinate de dovleac, cel mai bine evidenţiat bioefect a fost acţiunea aneugenă a UV-C. În acelaşi timp, toate celelalte aberaţii cromozomiale descrise au fost identificate şi în număr mai mic.

În corelație cu modificările survenite în cazul repartizării fazelor de diviziune, se constată apariţia următoarelor tipuri de aberaţii: ana-telofaze cu punţi simple sau multiple, acestea constituind indicatori ai acţiunii clastogenice (rupturi cromozomiale) a agentului testat. Identificarea C-metafazelor şi a metafazelor cu cromozomi întârziati reprezintă o dovadă a acţiunii aneugenice (număr de cromozomi diferit de cel normal) pe care radiaţiile UV o au asupra celulelor din meristemele radiculare de dovleac, având drept consecinţă alterarea funcţionării fusului de diviziune. Un număr nesemnificativ a fost reprezentat de aberaţiile complexe, de tipul: ana-telofazelor multipolare cu punţi multiple şi ana-telofazele multipolare cu cromozomi întârziaţi. Potenţialul genotoxic mare al radiaţiilor UV-C exprimat prin distrugerile la nivel cromozomial este susţinut de rata de aberaţii A-T în creştere la celulele în ana telofază mai ales pentru iradierea pe timp de o oră; spectrul larg de abnormalităţi cromozomiale indică leziunile de la nivelul cromozomial. Aberaţiile cromozomiale complexe prezente în urma iradierii UV-C au repercursiuni la nivel genetic şi asupra creşterii şi dezvoltării plantei.

Fig. II.5. Aberaţii cromozomiale identificate în urma expunerii la UV-C a

meristemelor; M-metafaze; A-T - ana-telofaze.

În Fig.II.6. este reprezentat indicele aberaţiilor cromozomiale pentru care s-a constatat o curbă liniară de răspuns la doză, cu un coeficient de corelaţie de 0,999.

Fig. II.6. Procentajul de aberaţii cromozomiale indus în probele iradiate UV-C

După cum reiese din Fig.II.6, aplicarea tratamentului cu UV-C a determinat atât acumularea de celule cu aberaţii cât si lărgirea gamei, frecvenţa acestora fiind de 1,38% după o oră de tratament şi de 2,92% la varianta de două ore de expunere.

Dozele mici şi implicit durata mică de acţiune a radiaţiilor nu au influenţă semnificativă asupra apariţiei proceselor metabolice în cazul plantelor, însă dozele mari de radiaţii produc toxicitate. Radiaţia UV-C în doze mari (timp de expunere a materialului biologic de 60-120 minute) determină distrugeri ireversibile (procese oxidative) asupra plantelor atât la nivel fiziologic cât şi morfologic ducând în final la moartea plantei. Iradierea UV-C la doze mici (timp de expunere mai mic de 30 minute) menţine statusul fiziologic al plantei (Nuratika Tamimi S. Mohamed și colab., 2017).

Iradierea UV-C cu lungimi de undă mici < 280 nm realizată cu lampe germicide este de mare interes în studiul nostru deoarece ADN ul are un maxim de absorbţie puternic în acest domeniu (260 nm); fotonii UV-C sunt de mare energie şi astfel se pot produce distrugeri rapide şi de intensitate mare (Katerova Z.S. Ivanov și colab., 2009).

II.3.7. Concluzii Expunerea seminţelor de dovleac proaspăt germinate la iradieri unice de o oră și respectiv, de două ore, la UV-C, a condus la diferenţe notabile în comparaţie cu materialul biologic neexpus. S-a evidenţiat un număr redus de celule în prima fază a diviziunii celulare, profaza, împreună cu creşterea numărului de celule în fazele de diviziune următoare ale acestui proces (mitoza). Aberaţiile cromozomiale găsite în eşantioanele expuse la UV-C au evidenţiat acţiunea aneugenică a radiaţiilor: cromozomii expulzaţi şi întârziaţi şi C-metafazele şi, de asemenea, acţiunea clastogenă: punţi intercromatidiene simple şi multiple.

Diagramele doză răspuns s-au dovedit a fi liniare atât pentru indicele mitotic cât şi pentru indicele aberaţiilor cromozomiale, cu coeficienţi de corelaţie de 0,999 în ambele cazuri. Vor fi efectuate studii suplimentare pentru alte tipuri de expunere, cu iradiere singulară sau repetată cu lumină UV.

Cercetările viitoare pot include pe lângă observarea abnormalităţilor citologice şi observaţii biochimice precum efectul conţinutului de prolină, de carbohidraţi necesare sistemului de apărare al plantelor dar şi pigmenţi fotosintetici cum sunt crolofila a, crolofila b şi carotenoid pentru a observa evoluţia procesului fotosintetic.

II.4. Partea experimentală- Efectul radiaţiilor UV-C asupra substanţei active și a medicamentului Prednison

II.4.1. Introducere Rezonanţa electronică paramagnetică de spin (RES) este o

tehnica modernă care poate fi folosită pentru detectarea şi caracterizarea radicalilor liberi sau a altor compuşi cu unul sau mai mulţi electroni nepereche prezenţi pe orbitele lor exterioare. Am studiat comportamentul radicalilor liberi indus de radiaţiile UV în probele de pulbere de prednison (C21H26O5 sau 17,21-dihidroxi-pregna-1,4-dienă-3,11,20-trionă) prin spectroscopia electronică de rezonanţă paramagnetică cu scopul de a investiga modificarile induse de radiaţii

în medicamentul ca atare, cu toate componentele de stabilizare etc. dar şi în substanţa activă. Prednisonul nu prezintă un semnal RES înainte de iradierea UV, însă după iradiere, din înregistrările efectuate prin această tehnică de investigaţie, se constată că frecvența relativă a radicalilor liberi depinde de timpul la care probele sunt expuse.

Radicalii liberi şi speciile de oxigen activ generaţi de unele medicamente după expunerea la lumina ultravioletă (UV) au fost implicaţi în fototoxicitate şi fotosensibilizare (J. Raffi, 2002). Majoritatea compuşilor de acest fel sunt activaţi prin expunerea la radiaţii cu lungimi de undă din intervalul UV-A (320-400 nm), deşi unii compuşi au o absorbţie maximă în intervalul UV-B (290-320 nm) sau vizibil. Caracteristicile structurale ale acestor medicamente, cum ar fi inele aromatice halogenate sau legăturile duble şi duble alternante, duc la destabilizarea structurii lor chimice şi modificări energetice care induc acumularea de compuşi dăunători la nivelul țesutului cutanat. Destabilizarea structurii medicamentoase are drept rezultat o acumulare de radicali liberi şi deteriorarea celulelor localizate la diverse niveluri ale dermei şi epidermei. Rezultatul este un răspuns inflamator care are aspectul clinic al unei reacţii exagerate de arsură la soare. Un exemplu ilustrativ pentru aceste căi poate fi găsit în studiul reactivităţii prednisonului (Fig.II.7) care este un medicament corticosteroid sintetic utilizat în tratamentul anumitor boli inflamatorii (cum ar fi reacţiile alergice moderate), unele boli autoimune şi, în doze mai mari, pentru anumite tipuri de cancer. Prednisonul este deosebit de eficient ca medicament imunosupresor. Această fotoinstabilitate extremă, adăugată la faptul că prednisonul este frecvent prescris pentru o terapie prelungită, a fost motivul pentru efectuarea unor cercetări pentru alte nitroaromatice (G. M. J. Beijersbergen van Henegouwen și colab., 1997). Scopul experimentului a fost studierea comportamentului radicalilor liberi indus de iradierea UV în prednison utilizând spectroscopia RES şi caracterizarea stabilităţii acestor radicali în timpul expunerii. II.4.2. Materiale

Prednisonul sub formă de susbstanţă activă pură (C21H26O5 sau 17,21-dihidroxi-pregna-1,4-dienă-3,11,20-trionă) a fost achiziționat de la Sigma-Aldrich şi tablete farmaceutice comerciale în concentrație de 5 mg (Riechter) au fost expuse la radiaţii UV pentru diferite intervale de timp, de la 10 la 150 de minute. Pentru iradierea UV am folosit o

lampă UV-B Vilber Lourmant, cu o lungime de undă de 254 nm şi o putere de 60 W. Spectrele RES au fost înregistrate utilizând un spectrometru de tip "ADANI Portable EPR Spectrometer PS8400”, care funcţionează în banda X (9,1 GHz - 9,6 GHz) echipat cu un sistem de achiziţie a datelor. II.4.3. Rezultate și discuții

Prednisonul este extrem de sensibil la radiaţiile ultraviolete şi la lumina vizibilă până la 450 nm, aşa cum reiese din literatură (G. Damian și colab., 2007). Prin spectroscopia RES s-au analizat probe neiradiate folosite ca şi control dar şi probe de medicament şi substanta activă pură expuse la radiații UV-C (Fig.II.7. şi Fig.II.8.).

Fig. II.7. Spectrul RES realizat în banda X pentru formula farmaceutică de

Prednison după un timp de expunere la radiații UV-C de 150 minute (Damian G. și colab., 2017)

Fig. II.8. Spectrul RES realizat în banda X pentru substanța activă de Prednison

după un timp de iradiere UV-C de 150 minute (Damian G. și colab., 2017)

Măsurătorile RES au relevat faptul că nu s-au format radicali liberi

in cazul prednisonului neiradiat, însă după iradierea prednisonului se inregistreaza un semnal stabil. Intensitatea semnalului sau integrala spectrului de absorbţie RES este proporţională cu numărul de spini din probă şi poate fi, prin urmare, utilizată în estimarea concentraţiei

3350 3360 3370 3380 3390 3400

B(G)

pastila neiradiata

150 min

3350 3360 3370 3380

B(G)

subst act neirad

150 min

relative a speciilor paramagnetice. Concentrațiile relative de radicali liberi formați în probele iradiate pentru diferiți timpi de expunere au fost determinate prin integrarea dublă a spectrului RES corespunzător. Datele experimentale au fost fitate printr-o funcţie liniară, care descrie cinetica de formare a radicalilor liberi.

Fig.II.9. Concentrația relativă a radicalilor liberi în substanţta activă pură şi în medicament în funcţie de timpul de iradiere (Damian G. și colab., 2017)

Măsurătorile realizate pe medicamentul prednison expus la radiații UV-C au arătat o diferenţă în rata creşterii concentrației speciilor de radicali liberi, deoarece intensitatea primei linii creşte mai repede decât în cazul prednisonului pur expus. Această diferenţă este probabil, datorită potenţialului de interacţiune dintre ingrediente farmaceutice active şi excipienţii utilizaţi în formulele farmaceutice. Prezenţa speciilor radicale organice în excipientele utilizate în mod obişnuit s-a dovedit a accelera fotodegradarea ingredientelor farmaceutice active (R.A. Castello, 2006, P. Crowley și colab., 2001, M. J. Akers, 2002). Prin creşterea timpului de iradiere, intensitatea semnalului RES a crescut ceea ce arată că numărul de radicali liberi formaţi depinde de timpul de expunere. II.4.4. Concluzii Spectroscopia RES poate fi utilizată pentru a analiza efectul luminii UV-C în prednisonul pur şi în formatul farmaceutic. Din analiza dependenţei semnalului RES funcție de timpul de expunere diferit, am obţinut că rata de degradare poate fi descrisă printr-o ecuaţie de ordinul întâi reprezentand o dependență liniară. Se poate concluziona că prednisonul este o substanţă sensibilă care se descompune la acţiunea luminii UV. Medicamentul selectat este utilizat în mod obişnuit pentru tratamentul diferitelor boli şi acţiunea combinată

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

400

600

800

1000

1200

1400

pastila

substanta activa

Linear Fit of Intensitate

Linear Fit of intensitate

Inte

nsita

te

timp(min)

Equation y = a + b*

Adj. R-Squar 0.9516 0.99682

Value Standard Error

Intensitate Intercept 381.3571 13.96324

Intensitate Slope 2.33676 0.15853

intensitate Intercept 784.2757 7.2003

intensitate Slope 4.97668 0.11467

poate provoca reacţii fototoxice nedorite. Studiul nostru sugerează că expunerea la lumina UV trebuie evitată după administrarea medicamentului Prednison.

Capitolul III: Expunerea organismelor vii la radiații ionizante

III.1 Biomarkeri specifici

Măsurătorile de biomarkeri din studiile epidemiologice pot fi făcute pe diferite probe biologice și depind de natura probelor ce au determinat expunerea internă sau externă: sânge, salivă, celule bucale, fibroblaste ale pielii, urină, fecale, păr, celule ale foliculelor părului, unghii sau analiza in vivo prin rezonața electronică de spin a (RES) smalțului de dinte. III.2 Efectele radiației ionizante asupra organismului Modificările ce apar la nivelul organismului, ca urmare a acțiunii radiației ionizante, depind de doza de radiație primită sau de doza absorbită (exprimată în Gray (Gy)), de tipul de radiație și de sensibilitatea diferitelor țesuturi și organe ale organismului. În prezent utilizarea radiațiilor ionizante în diferite domenii a luat amploare și astfel numărul accidentelor ce implică radiațiile este în creștere. În primul rând, creșterea numărului de surse de radiații în numeroase aplicații industriale (sterilizarea produselor alimentare, construcții, inginerie etc) duc la o creștere a probabilității de pierdere a surselor sau utilizarea și stocarea anormală / necorespunzătoare.

Progresele în medicină generează noi protocoale și instrumente mai eficiente dar în același timp cu utilizare mult mai complexă crescând riscul de supraexpunere accidentală. De asemenea trebuie luată în considerare posibilitatea unui atac terorist cu utilizarea unor dispozitive radiologice sau nucleare și în cele din urmă evenimentele recente din Fukushima (Japonia) evidențiază riscurile de expunere în cazul accidentelor din centralele nucleare. III.3. Evaluarea biomarkerilor specifici radiației ionizante Un biomarker de radiații este reprezentat de o entitate biologică care se modifică în urma expunerii la radiații, permițând astfel în urma identificării acestora o estimare a dozei absorbite în cazul indivizilor expuși (pacienți, medici și publicul larg).

III.4. Dozimetria biologică și dozimetria fizică Biodozimetria (dozimetria biologică) este o metodă de cuantificare a dozei absorbite de organismul unui individ în situații de supraexpunere profesională sau accidentală la radiații ionizante.

Există mai multe metode de dozimetrie retrospectivă: • Metode analitice de reconstrucție a dozelor pentru persoane

fizice: în care se utilizează măsurătorile de mediu (contaminare, debitul de doză) și intervievarea persoanelor;

•Metode biologice: translocațiile stabile, dicentrici, micronuclei, metoda γ-H2AX

•Metode fizice: bazate pe pe dozimetria de corp solid- tehnica prin rezonanță electronică de spin (RES) / Termoluminescența / Luminescență stimulată optic (LSO) realizată pe materiale de construcții, materiale biologice și obiecte personale. Diferența între cele două tipuri de dozimetrii este reprezentată de evaluarea tipului de doză, în cazul dozimetriei biologice este estimată doza medie a întregului corp iar pentru metodele RES și OSL (luminescență stimulată optic) este evaluată doza locală pe materiale solide. Dozimetria biologică este necesară în cazul persoanelor care nu stiu dacă au fost expusi și ce doză au primit, atunci când există neconcordanță între citirea filmului dozimetric și doza personală precum și în cazul în care nu a fost utilizat dozimetrul.

În accidentele nucleare poate fi expus un număr considerabil de persoane pe un domeniu larg de distribuții ale dozei. Este necesară astfel aplicarea de metode biodozimetrice pentru triajul rapid și eficient cu scopul de a evalua rapid și precis doza primită de potențialele persoane supraexpuse și pentru a stabili o doză prag (cut-off dose) (ex. 2Gy) peste care este necesară administrarea unui tratament medicamentos.

III.5. Dozimetria fizică- Metoda luminescenței stimulate optic

(OSL), a termoluminescenței (TL) și a rezonanței electronice de spin (RES)

Radiația ionizantă eliberează electroni și protoni în materiale solide iar în urma acesteia o parte dintre ei pot fi capturați în defectele matricei însă o parte pot iniția reacții care produc în final radicali liberi (atomi sau molecule care posedă un electron nepereche). Numărul de

electroni sau radicali blocați (captați) este proporțional cu doza absorbită în material.

Nivelul de fond pentru fiecare analiză pe RES/OSL/TL variază între producătorii și loturile de producție pentru materialele comercializate (de ex. ecran tactil al telefonului mobil).

În cazul unui accident nuclear major pot fi folosite ca și dozimetre personale componente ale telefoanelor mobile cum ar fi rezistori, sticle ale display-ului realizate din Al2O3, cartelele SIM sau diferite obiecte personale așa cum sunt cardurile de debit sau de credit, cărtile de identitate electronice.

III.5.1. Partea experimentală: Estimarea dozei de radiații absorbite în eranele din sticlă și în componentele electronice (cartele SIM și rezistori) ale unor tipuri de smartphone prin metoda termoluminescenței (TL)/ luminescenței stimulate optic (OSL) și a rezonanței electronice de spin (RES)

III.5.1.1. Scopul analizei TL/OSL pe componente ale telefoanelor mobile

S-a urmărit reconstrucția dozei de iradiere prin măsurători de termoluminescență (TL/OSL) pe ecranele de sticlă și măsurători de luminescentă stimulată optic (OSL) pe cartele telefonice și pe rezistențele din telefoanele mobile, aceste obiecte personale fiind utilizate și purtate de majoritatea populației. De aceea aceste obiecte pot fi folosite ca metode non invazive și rapide pentru estimarea dozelor primite de deținători în cazul accidentelor nucleare. III.5.1.2. Materiale

Telefoanele smartphone alese pentru iradiere au fost Microsoft Lumia 550 (Gorilla, Corning), Wiko Lenny 3 (Gorilla, Corning US) și ZTE Blade L5 Plus (Dragontrail, Asahi Japonia) care au fost expuse în aceeași zi la doze nominale de până la 5 Gy astfel: proba Wiko (B2) și proba A3 (ZTE) au fost folosite ca probe martor (neiradiate), probele A1 si B3 respectiv brandurile Wiko si ZTE au fost iradiate cu doza de 2 Gy iar proba A2 si B1 din smartphone Lumia si ZTE au fost iradiate cu doza de 5 Gy. Iradierea telefoanelor mobile s-a realizat la Centrul german de cercetare pentru sănătatea mediului, Institutul pentru Protecție Radiologică, Departamentul pentru științele radiației din Munchen, Germania. Măsurătorile au fost realizate în cadrul BfS

(Bundesamt fur Strahlenschutz) Federal Office for Radiation Protection din Munchen. III.5.1.3. Iradierea probelor

Pentru iradierea probelor s-a folosit o sursa gamma Cs137 poziționată la o distanță de un metru de suportul din plastic pe care au fost așezate telefoanele (grosimea suportului a fost de 2 mm). S-a folosit un debit de doză de 2 Gy/h și un câmp de 40x40 cm pentru cu o eroare de 5-10% în estimarea dozei.

Dozele nominale folosite pentru iradierea telefoanelor au fost cele reprezentate in următorul tabel (Tabel III.1.).

Tabel III.1. Dozele de iradiere utilizate pentru telefoanele analizate

Probă sticlă

Brand Doza nominală (Gy)

A2 Microsift Lumia 5

A3 ZTE 0

B1 ZTE 5

B3 ZTE 2

A1 Wiko 2

B2 Wiko 0

III.5.2. Măsurători TL/OSL pe probe de sticlă ale telefoanelor smartphone

Măsurătorile de TL (termoluminescență)/OSL (luminescență stimulată optic) ale probelor de sticlă provenite de la ecranele de telefon au fost realizate la o zi după iradiere pentru probele de tip B (B1,B2,B3) și la două zile după iradiere pentru probele A (A1,A2,A3).

Ecranele telefoanelor fac parte din două categorii de sticlă distincte și anume sticlă de tip A -Hoya U-340 (lungime de undă cuprinsă între 290 și 370 nm), lumina albastră UV specifică telefoanelor din bradurile ZTE, Microsoft Lumia și de tip B -KG3+Schott OG570 (lungime de undă între 570 și 630 nm) cu lumină roșie (Lexsyg) specifică brandului Wiko. Cunoașterea tipului de sticlă este un factor important în alegerea tipului de filtru de detecție în cazul măsurătorilor pe luminescență termică (TL). III.5.2.1. Prelucrarea probelor

După ce a fost realizată iradierea telefoanelor, acestea au fost dezasamblate pentru a putea obține sticla ecranelor. Mai intâi s-au eliminat filtrele de pe suprafața ecranului de sticlă, s-au curățat foarte

bine urmele de adeziv de pe suprafața lor folosind acetonă, după care se decupează bucăți mici de sticlă cu dimensiune de aproximativ un cm 2 care se vor folosi pentru analiză. Sticla ecranelor de telefon este un material foarte sensibil realizat din Al2O3 care absoarbe cu ușurință orice tip de radiație și de aceea ea poate fi utilizată ca dozimetru. Limita de detecție pentru tehnica OSL folosită pe material de sticlă este de 80-340 mGy iar în timp această limită de detecție crește până la 130-570 mGy la 10 zile de la expunere. Tehnica OSL este singura metodă în care rezultatul analizei măsurate nu trebuie convertit în doză absorbită prin referire la o curbă de calibrare in vitro corespunzătoare. Pentru OSL, semnalul este convertit în doză printr-un factor determinat prin iradierea probelor la o doză cunoscută. III.5.2.2. Rezultate și discuții

Analiza probelor de ecrane de sticlă pentru telefoanele din categoria de sticlă A (Microsoft Lumia (A2) și ZTE (A3))

Au fost realizate măsurătorile eșantioanelor din probele de sticlă de telefon ZTE și Microsoft Lumia (primele două măsurători fără preîncălzire iar următoarele două măsurători cu preîncălzire) pentru proba de control și A2 iradiată cu doza de 5 Gy (primele două măsurători fără preîncălzire și cea de a treia cu preîncălzire) și s-a observat că aceste măsurători nu diferă foarte mult în urma repetării lor. Rata de doză a sursei de radiații etalon folosite de cititorul OSL 2 pentru analiza materialelor de sticlă de telefon a fost de 25,805 mGy/secundă și a fost calculată astfel: rata de doză (mGy/s) = 28,570*

, unde valoarea de 1545 reprezintă perioada de timp

(în zile) dintre momentul calibrării sursei de radiatii beta (11.01.2013) din cititorul OSL și momentul la care a fost masurată proba (Tabel III.2).

Au fost utilizate pentru calcului dozelor, ratele de doză specifice surselor beta ale cititoarelor OSL pe care se analizează eșantioanele din ecrane de sticlă.

Pentru proba A2 (eșantionul 1,2,3,4) au fost înregistrate intensitățile semnalelor specifice în secunde respectiv 40s, 80s, 200s și 40s. În reprezentarea timpului de achiziție a semnalului(s) în funcție de intensitatea semnalului s-a observat că dreapta se poate fita cu o ecuație liniară de odinul întâi, iar doza (s) este calculată ca fiind raportul dintre intensitatea semnalului și panta dreptei de fitare. Doza necorectată (mGy) se determină prin inmulțirea Dozei(s) cu rata de

doza specifică materialului analizat pe un anumit tip de cititor (OSL2) ce folosește surse de radiație beta.

Tabel III.2. Doza efectivă DE(s) estimată pentru proba de telefon A2 Lumia, 5Gy

Eșantion proba A2

Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y= (848,33 ±192,17)+(20942,69

±7,99)*X

167,09 ±3.74

Eșantion 2 Y= (-211,24 ±170,93)+(11415,27

±6,01)*X

162,96 ±2,01

Eșantion 3 Y= (-579,52 ±171,33)+(7889,36 ±5,14)*X

154,6 ±2,43

Eșantion 4 Y= (-725,69 ±171,19)+(7790,82 ±5,11)*X

155,79 ±3,31

Media 160,11±2,87

Întrucât iradierea a avut loc după aproximativ două zile, s-a folosit un factor de corecție de timp (delay time) de 2,1 -2,2 zile în funcție de data și ora la care a avut loc măsurătoarea. Factorul de corecție a timpului în cazul acestor probe a fost calculat după aplicarea următoarei ecuații specifice materialului de sticlă:

y= (1+a*t)-b , unde t este timpul între momentul expunerii și cel al analizei (în zile) și parametrii au valorile a=15,795 iar b= 0,0926 sau înlocuind valorile parametrilor a și b, factorul de corecție =1 / ((1 + ((15,795 * delay time)) 0,09259). Factorul de corecție a fost aplicat mai apoi dozei inițiale: doza necorectată (mGy)/factor de corecție timp pentru a obține Doza corectată (mGy).

Pentru proba A3, s-au folosit aceiași pași și în cazul probei A3 folosită ca probă de control.

Tabel III.3. Doza (s) pentru proba de telefon A3

Eșantion proba A3

Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y= (-24,44 ±142,75)+ (46,77 ±1,50)*X

29,63 ±6,40

Eșantion 2 Y=(429,27 ±93,37) +(77,50 ±1,09)*X

22,56 ±3,76

Eșantion 3 Y= (375,70 ±117,61)+ (13,10 ±1,20)*X

23,66 ±17,99

Medie 25,28±9,38

Tabel III.4. Estimarea dozelor absorbite în ecranele de sticla ale probelor A2 și A3

Proba Doza necorectată

(mGy)

Err (mGy) Doza corectată (mGy)

Err doza corectată

Doza nominală (Gy)

A2 4311,47 96,46 5986,9 515,76 5

A2 4204,8 51,88 5841,7 491,43 5

A2 3989,23 62,63 5545,1 469,58 5

A2 4015,82 85,54 5590,4 480,17 5

A3 764,59 165,13 1063,9 246,225 0

A3 582,25 97,05 810,4 150,997 0

A3 -610,43 464,32 850,2 -650,563 0

Probele ecran de sticlă ZTE (B1) și ZTE (B3) Probele din ecrane de sticlă ale telefoanelor ZTE au fost iradiate

cu o doză nominală de 2 Gy pentru proba B3 și respectiv de 5 Gy pentru proba B1 și fac parte din clasa A de ecrane. Rata de doză specifică materialului de sticlă pentru cititoul OSL 2 a fost de 25,805 mGy/s iar întârzierea între momentul iradierii și cel al măsurătorii a fost de 1,3 zile pentru proba B3 și de 1,2 zile pentru proba B1. Pentru factorul de corecție (FC) s-au obținut valorile de 0,75 pentru B3 și respectiv 0,76 pentru proba B1: FC= 1 / ((1 + 15,795 * (delay) 0,09259).

Dozele necorectate au fost inițial de 1582,02± 20,43 mGy și 1412,97 ±37,97 pentru eșantioanele din proba B3 iar după aplicarea factorului de corecție s-au obținut valorile de 2100,9± 176,919 mGy și 1883,96 ± 164,086 mGy pentru aceeași probă. În cazul probei B1, doza necorectată (inițială) a fost de 3667,33±69,86 mGy și respectiv 3914,57 ±109,63 mGy pentru eșantionul al doilea iar după corecție au fost obținute valori ale dozei de 4826,6± 412,047 mGy și 5152,0± 452,36 mGy (Tabel III.5.).

Tabel III.5. Valorile dozelor estimate (mGy) pentru probele din categoria de sticlă A realizate cu cititorul OSL 2

Proba Doza necorectată (mGy)

Err (mGy) Doza corectată (mGy)

Err doza corectată

Doza nominală (Gy)

B3 1582,02 20,43 2100,9 176,91 2

B3 1412,97 37,97 1876,4 164,08 2

B1 3667,33 69,86 4826,6 412,04 5

B1 3914,57 109,63 5152,0 452,36 5

Tabel III.6. Doza estimată(s) pentru proba de telefon B3

Eșantion proba B3

Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y=(-228,26±132,73)+(4198,77±3,78)*X Y=(-69,21±96,90)+(4201,77±3,81)*X

61,43±0,84 61,31±0,79

Eșantion 2 Y=(52,94±128,21)+(10510,08±5,63)*X Y=(138,91±91,78)+(10537,55±5,84)*X

54,76±1,47 54,34±0,94

Medie 57.96±1,01

Tabel III.7. Doza estimată (s) pentru proba de telefon B1, 2Gy

Eșantion proba B1

Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y=403,33±127,38+(3945,60±3,66)*X Y=437,33±148,84+(7206,81±4,83)*X

Y= 249,15±107,76+(7211,79±4,92)*X

151,7±4,25 142,12±2,71 141,73±2,46

Eșantion 2 Y= 403,33±127,38+(3945,60±3,66)*X Y= 260,55±92,92+ (3951,87 ±3,68)*X

151,7±4,25 150,88 ±3,67

Medie 147,62±3,468

Datele experimentale următoare au fost realizate pe ecran de sticlă de tip B a telefonului din brandul WIKO, măsurători pe OSL.

Probele de sticlă A1 și B2 din displayul telefonului model Wiko fac parte din categoria ecranelor de tip B. Pentru proba A1 care a fost iradiată cu o doză nominală de 2 Gy s-au obținut rezultatele de mai jos după măsurătoarea pe filtru de detecție de culoare roșie specific tipului de sticlă de tip B pe cititorul OSL de tip Lexsyg. Debitul de doză (rata de dozare) a sursei de radiații beta specifice cititorului OSL a fost de 23,002 mGy/secundă și a fost calculat după formula:

Debitul de doză =23,002* unde valoarea 1 este

perioada de timp între momentul calibrării sursei cititorului OSL Lexsyg și cel al măsurătorii. Dacă se reprezintă valorile timpului de achziție al semnalului (secunde) în funcție de intensitatea semnalului se poate obține o dreaptă care se fitează după ecuațiile următoare:

Tabel III. 8. Doza efectivă estimată pentru proba de telefon A1, 2Gy

Eșantion proba A1 Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y= 4229,69±107,00+ (1002,35± 2,07)*X 84,51 ±24,37

Eșantion 2 Y= 2092,55 ±111,93+ (580,12 ±1,81)*X 43,52 ±6,59

Medie 64,015±15,48

Întârzierea între momentul iradierii și cel analizei a fost de 2,6-2,7

zile, iar factorul de corecție al timpului a fost de 0,78 calculat după aplicarea curbei de degradare de tipul: Y= a-b *log 10(t), unde t este exprimat în ore, parametrii specifici sticlei din categora B au valorile a=0,870 si b=0,208, factorul de corecție FC= 0,870- 0,208* log10 (delay)

Doza necorectată (inițială) a fost de 1943,89 ± 560,61 mGy pentru primul eșantion al probei A1 și de 1001,12 ±151,48 mGy pentru cel de-al doilea eșantion. În urma aplicării factorilor de corecție, doza a fost de 2479,1 ±744,138 mGy pentru primul eșantion și de 1280,3 ±221,114 mGy pentru cel de-al doilea eșantion de sticlă de telefon WIKO.

Pentru proba B2 au fost analizate trei eșantioane și s-a folosit o rată de doză de 23 mGy/s și un timp de întârziere între momentul iradierii și cel al analizei de 1,6 zile pentru primul eșantion și de 1,7 zile pentru celelalte două eșantioane, cu factori de corecție corespunzători de 0,83 și respectiv 0,82 calculați ca și în cazul probei A1.

Doza necorectată a fost de 796,26 ±270,34 mGy, 774,63 ±3,90 mGy pentru al doilea eșantion și de 909,32 ±232,49 mGy pentru ultimul disc specific probei B2 care a fost proba neexpusă (proba de control). După aplicarea factorului de corecție au fost obținute dozele de 961,9 ±336,251 mGy, 939,7 ± 78,341 mGy și de 1103,1 ± 296,596 mGy pentru ultimul eșantion.

Tabel III.9. Doza estimată (s) pentru proba de telefon B2

Eșantion proba B2

Forma ecuației D(s)

Eșantion 1 Y= 4705,99 ±121,42+ (1977,29 ±2,74)*X

37,89 ±8,79

Eșantion 2 Y= 4705,99 ±121,42+ (1977,29 ±2,74)*X

43,52 ±6,59

Eșantion 3 Y= 4942,24 ±121,30+ (1402,57 ±2,42)*X

39,53 ±10,11

Medie 40,31±8,49

Rezultatele pentru valorile dozelor estimate pentru probele de ecrane de sticlă B2 și A1 sunt schematizate în următorul tabel.

Tabel III.10. Valorile dozelor corectate pentru probele de ecrane de sticlă B2 și A1

Proba Doza necorectată

(mGy)

Err (mGy) Doza corectată (mGy)

Err doza corectată (mGy)

Doza nominală (Gy)

B2 796,26 270,34 961,9 336,251 0

B2 774,63 3,90 939,7 78,341 0

B2 909,32 232,49 1103,1 296,596 0

A1 1943,89 560,61 2479,1 744,138 2

A1 1001,12 151,48 1280,3 221,114 2

III.5.3. Tehnica OSL- Luminescența stimulată optic aplicată cipurilor și rezistoarelor din telefoanele mobile

III.5.3.1.Introducere

Luminiscența stimulată optică (OSL) poate fi aplicată cu succes în cazul rezistoarelor din circuitul electric al telefoanelor mobile sau a cipurilor cartelelor, cu scopul de a folosi rezistențele ca dozimetre fortuite în caz de accidente radiologice.

Pot fi folosite două metode de analiză prin Luminescență Stimulată Optic pentru rezistori. Cea mai rapidă variantă a analizei este aceea prin care nu se efectuează nici un proces de preîncălzire a eșantionului, acest protocol rapid este potrivit pentru triajul într-o situație de urgență radiologică în caz de accident nuclear in masă. A doua variantă de analiză este mai lentă și include o preîncălzire a eșantionului având ca scop obținerea unui semnal mai stabil cu o precizie mai mare și este cel mai potrivit pentru evaluarea exactă a dozei. III.5.3.2. Materiale

Ca echipamente și materiale suport sunt necesare șurubelnițe, patenti sau cuțite de utilizate pentru a desigila telefoanele mobile și a extrage rezistențele, cartelele SIM și ecranele de dispay, discuri pentru depunerea/așezarea probelor, ulei de silicon pentru fixarea rezistențelor pe disc, cititor OSL echipat cu o sursă de lumină albastră și o sursă de radiație externă sau internă. III.5.3.3. Prepararea probelor Prepararea probelor trebuie realizată sub lumină roșie; se dezasamblează telefonul mobil și sunt scoase componentele electronice (rezistoarele) de pe plăcile de circuite. Rezistorii sunt

identificați după forma dreptunghiulară cu dimensiunile de aproximativ 1x0,5x0,35 mm3, acoperiți cu un strat negru și care prezintă un substrat ceramic alb dedesubt. Aceștia sunt scoși de pe placa de circuit prin folosirea unui cutter, dupa care ei sunt așezați pe discurile de măsurare pulverizate anterior cu ulei de silicon cu partea albă îndreptată în sus (10 rezistori/ disc). Probele preparate se țin la întuneric înainte de a fi măsurate, protejate de acțiunea luminii și a contaminării. III.5.3.4. Rezultate și discuții III.5.3.4.1. Rezultate realizate pe chipuri din cartele SIM ale telefoanelor analizate prin OSL În cazul cartelelor de telefon, pentru analiza OSL este necesară extragerea părții cu chip. S-a folosit pentru analiza probelor programul Analyst în care s-au introdus parametrii de doză (s) de 0s, 25s, 50s, 125s și 25 secunde. Pentru fiecare probă s-au realizat câte două măsurători, mai întâi pentru probele A1, A2 și A3 și apoi pentru B1, B2 și B3. Măsurătorile au fost repetate de câte tre ori pentru fiecare probă.

Pentru fiecare măsurătoare s-a înregistrat mai întâi un semnal al probei (0- 6s) și apoi un semnal de fond (6- 12s). S-a calculat mai apoi semnalul net prin scăderea valorii fondului din cea a semnalului și s-a înregistrat valoarea pantei din graficul doza (s) pentru 25s,50s,125 s funcție de intensitatea semnalului (a.u.) înregistrat.

Valoarea Doza(s) a fost obținută prin raportul semnalului net la panta dreptei iar Doza (mGy) a fost calculată prin produsul dintre Doza(s) și parametrul de rata de doză cunoscut de 52,74 (mGy/s) specifică chipurilor de telefoane analizate pe cititorul OSL1 ce folosește sursa de radiații beta Sr90/Yr89. Sursa de Sr90/Yr89 încorporată în cititorul OSL a avut o activitate de 1,1 GBq.

Doza corectată (mGy) va fi în final egală cu raportul dintre Doza (mGy) și factorul de corecție a timpului. Ecuația specifică chipurilor cartelelor necesară pentru calculul factorului de corecție a timpului are forma y=a-b*ln (t), t exprimat în zile, unde parametrii au valorile a=0,362 și b=0,081; astfel pentru calculul factorului de corecție (FC) s-a utilizat formula de calcul: FC= 0,362- 0,081* ln (1,25)

În următorul tabel sunt prezentate valorile dozelor absorbite (mGy) în chipurile din cardurile SIM ale telefoanelor analizate prin OSL (Tabel III.11).

Tabel III.11. Rezultatele estimărilor de doze realizate pentru chipurile din cardurile telefoanelor analizate prin OSL folosind programul Analyst

III.5.3.4.2. Analiza prin metoda OSL-Luminescență stimulată optic a rezistorilor Pentru ambele tipuri de analiză a rezistorilor (rapidă sau lentă), se efectuează o primă măsurătoare pentru a obține semnalul corespunzător la o doză necunoscută (așa-numitul semnal "accident"). Apoi, se aplică probei o doză de calibrare (5 Gy) și se înregistrează semnalul OSL rezultat (semnalul de "calibrare"). Pentru analiza lentă se achiziționează un semnal OSL la temperatura camerei timp de 30 s și se folosește preîncălzirea: 10 s la 120° C și apoi achiziția semnalului la 100 ° C timp de 30 s.

Doza nominală (Gy)

Probă Carduri SIM

Panta Doza(s) Doza(mGy) Factor corecție timp

Doza corectată (mGy)

2 A1 1414,7 9,439 497,800 0,296 1679,970

2 A1 1399,2 9,091 479,454 0,295 1622,146

5 A2 1350,7 13,704 722,759 0,299 0,295

2414,221 2451,424

5 A2 1221,7 13,685 721,748 0,298 0,294

2417,136 2454,131

0 A3 1290,9 0,048 2,533 0,293 8,634

0 A3 1310,0 -0,009 -0,483 0,292 -1,651

2 B3 1085,8 12,586 663,792 0,354 0,344 0,344

1875,322 1930,045 1930,045

2 B3 1296,2 11,884 626,760 0,354 0,344 0,344

1769,759 1822,374 1829,212

0 B2 1092,8 0,0658 3,474 0,354 0,344 0,344

9,811 10,103 10,103

0 B2 1262,4 0,077 4,094 0,354 0,344 0,344

11,560 11,904 11,904

5 B1 1266,4 33,162 1748,949 0,354 0,344 0,372

4938,437 5085,257 5036,832

5 B1 1203,1 33,499 1766,752 0,354 0,343 0,345

4988,709 5137,024 5117,583

Semnalul OSL provenit de la rezistoare este instabil în timp după ce a avut loc iradierea și astfel are loc o degradare a acestuia. Factorii de corecție pentru degradare au fost derivați din două curbe de degradare specifice pentru fiecare metodă de măsurare. Un program de analiză permite calculul intensităților semnalului (ferestre de integrare a semnalului pentru 0-6 secunde și respectiv 6-12s pentru fond), iar doza este corectată pentru degradarea în timp. Pentru fiecare măsurătoare s-a inregistrat, la fel ca și în cazul cartelelor SIM, un semnal al probei (0-6s) și un semnal de fond (6-12s). S-a calculat mai apoi semnalul net prin scăderea valorii fondului din cea a semnalului și s-a înregistrat valoarea pantei din graficul doza (s) pentru 0s, 30s, 60s, 150s , 30s în funcție de intensitatea semnalului net (a.u.) înregistrat.

Valoarea Doza(s) a fost obținută prin raportul semnalului net la panta dreptei iar Doza (mGy) a fost calculată prin raportul dintre Doza(s) și rata de doză standard de 33,92 (mGy/s) specifică rezistorilor măsurați folosind cititorul OSL cu sursă de radiații beta Sr 90/Yr 89. Doza corectată (mGy) va fi in final egală cu raportul dintre Doza (mGy) și factorul de corecție a timpului.

Ecuația necesară calculului factorului de corecție a timpului în cazul rezistorilor prin metoda cu preîncălzire este de forma y=1-b* ln (t), t exprimat în zile, unde b= 0,1. Pentru calculul factorului de corecție s-a utilizat formula: FC= (1-0,1*ln(57/24))/(1-0,1*ln (3/60*24)).

În analiza OSL realizată pe rezistori se folosesc LED-uri albastre, puterea de 90%. Pentru măsurarea primului disc se folosește preîncălzirea eșantionului de proba timp de 10 secunde la 120°C (rata de încălzire 2°C/s), apoi se achiziționează semnalul OSL la o temperatură de 100° C (5°C/s), se așteaptă 5 s înainte de începerea măsurării LSO pentru 30 s (semnal notat S). Doza de calibrare (DC) se fixează la 5 Gy. Se preîncălzeste timp de 10 s la 120 °C (rata de încălzire 2 °C /s) și se achiziționează din nou semnalul OSL la 100 °C (5 °C/s și se așteaptă 5s înainte de începerea măsurării semnalului) pentru 30 s (semnal notat SC). Pentru măsurarea fără preîncălzire a celui de al doilea disc se achiziționează semnalul la temperatura camerei timp de 30s. Doza de calibrare este de 5 Gy iar intervalul de timp între iradiere (doza de calibrare) și măsurare trebuie să fie de minim 10 min. Se achiziționează apoi semnalul la temperatura camerei timp de 30s.

Pentru a analiza și evalua doza se face integrarea semnalului pe o perioadă de 0-6s, apoi se integrează semnalul de fond pentru 6-12s.

Tabel III.12. Estimările de doze absorbite în rezistorii telefoanelor mobile analizate prin tehnica OSL

Rezultatele estimării dozelor absorbite în rezistorii telefoanelor mobile analizate prin tehnica OSL și folosind programul Analyst sunt prezentate în următorul tabel (Tabel III.12.). Este necesar calculul intervalului de timp dintre momentul expunerii telefonului mobil și cel al măsurării semnalului, ts (în zile) și intervalul de timp între iradierea cu o doză de calibrare și măsurarea semnalului, tc (în zile). Se folosesc ecuațiile pentru analiza cu preîncălzire a rezistorilor y 1 0,1* ln(t) și cea pentru factorul de corecție a timpului pentru analiza fără preîncălzire y= t -0,219, (t> 10 min). Factorul de corecție în cazul rezistorilor va fi raportul celor două valori ale intervalului de timp și anume: f =y(ts)/ y(tc ). Se calculează doza necorectată: Du= S/ Sc *Dc și apoi doza corectată va fi calculată D=Du/f după care se estimează erorile de incertitudine în S, Sc, DC, a, b,σ2

ab.

Probă rezistori

Panta Doza(s) Doza (mGy)

Factor corecție timp

Doza corectată (mGy)

A1 67,364 26,705 905,856 0,565 1603,844

A2 60,503 79,417 2693,843 0,566 0,563

4755,644 4778,625

A2 85,336 1,172 39,748 0,562 0,564

70,643 70,510

A3 71,677 1,283 43,537 0,562 77,448

B3 128,66 36,445 1236,211 0,604 0,607 0,598

2045,055 2036,552 2065,188

B3 90,848 23,853 809,095 0,604 0,607 0,596

1338,480 1332,914 1354,177

B2 75,642 1,996 67,712 0,604 0,607 0,596

112,016 111,551 113,332

B1 195,76 85,497 2900,077 0,604 0,607 0,599

4797,577 4777,629 4835,642

Pentru rezistori, limita de detecție este de 30-50 mGy însă aceasta scade ajungând la 60-100 mGy la 10 zile după iradiere. În următoarea figură (Fig.III.13.) sunt reprezentate rezultatele dozelor (Gy) estimate în diferite componente ale telefoanelor mobile (cartele, rezistori, ecrane sticlă).

Fig.III.13. Datele experimentale cu estimarea dozei absorbite în sticlă, rezistori și

carduri chip ale telefoanelor ZTE, Microsoft Lumia si Wiko (rezultate nepublicate)

III.5.4. Rezonanța electronică de spin (RES) sau Rezonanța electronică paramagnetică (REP) Semnalul RES rezultă din momentul magnetic de spin al electronilor și apare în probe ce conțin electroni nepereche. Conform alinierii momentelor magnetice (+/- ½ g μB) într-un câmp magnetic extern (B), nivelurile de energie magnetice ale electronilor ne-împerecheați se despică. Tranzițiile între nivelurile de energie pot fi induse prin absorbția de rezonanță a microundelor de frecvență corespunzătoare (ν) care urmează condiția de rezonanță: hν= g μBB

B = hν / g µBB, unde h este constanta lui Plank, g este factorul Lande, μB este magnetonul Bohr. III.5.4.1. Analiza ecranelor de sticlă ale telefoanelor prin Rezonanță electronică de spin RES

Tehnica prin Rezonanța Electronică Paramagnetică permite măsurarea precisă a concentrației de radicali liberi induși de radiație (electroni nepereche) în materiale organice și anorganice

III.5.4.1.1. Pregătirea probelor Pentru evaluarea dozei s-au folosit aceleași trei tipuri de

smartphone expuse la aceleași doze de până la 5 Gy: Microsoft Lumia 550 (Gorilla, Corning) Wiko Lenny 3 (Gorilla, Corning), ZTE Blade L5 Plus (Dragontrail, Asahi) ca și în cazul tehnicii TL/OSL.

Pentru realizarea măsurătorilor pe spectrometru este necesară doar partea din sticlă ce acoperă ecranul, de aceea se elimină orice strat din materialul plastic sau sticlă suplimentar care pot fi lipite pe partea din spate a sticlei de acoperire. Se recomandă păstrarea la întuneric a tuturor probelor, inclusiv a celor folosite pentru calibrare întrucât sursele luminoase naturale sau artificiale pot induce semnale suplimentare în spectrele RES.

Granulele din sticlă nu trebuie să fie foarte mici de aceea se folosește o sită cu ochiuri de aproximativ 1mm și se colectează pentru măsurare doar bucațile din sticlă ce trec prin aceasta. Se foloșeste pentru analiză o cantitate de aproximativ 200 mg de bucăți de sticlă care se pune în tubul de cuarț cu diametrul exterior de 3 mm și grosime quartz de 2 mm (înălțimea probei va fi de cca 2 cm pentru ca să nu mai fie necesare corecțiile de masă). III. 5.4.1.2. Înregistrarea spectrelor Măsurătorile au fost efectuate cu spectrometrul EPR Bruker ECS-106. Pentru a realiza măsurătorile se introduce tubul de cuarț în cavitatea cu microunde. Zona cea mai sensibilă din cavitatea cu microunde este situată în centrul cavității ± 5 mm de-a lungul axei verticale a acesteia. Dacă înălțimea probei din tubul de cuartz este mai mare de 15 mm, nu este necesară corecția în masă pentru evaluarea spectrului. Se setează manual parametrii de măsurare sau aceștia se pot transfera dintr-un fișier de spectre stocate anterior. Câmpul magnetic central (CF Gauss) măsurat din spectru trebuie adaptat înainte de fiecare măsurătoare pentru frecvența de microunde actuală (MF în GHz), utilizând corecția lui prin ecuația: CF=714,48*MF/2,006

Măsurătorile se efectuează în bandă X în mod continuu. Pentru un număr mare de probe care trebuie evaluate în timp scurt, se recomandă utilizarea unei curbe de calibrare pentru estimarea dozei. III.5.4.1.3. Rezultate și discuții Spectrul RES al sticlei de tip IV este observat în tipul de ecran de sticlă Gorilla (Wiko si Microsoft Lumia) care are ca proprietăți un semnal scăzut al fondului, sensibilitate bună la radiații, creștere liniară

a semnalului RES cu doza iar doza critică (DC) este în jurul valorii de 2 Gy. Doza critică a fost aproape de 1 Gy în cazul în care probele au fost preparate adecvat și nu au existat semnale suplimentare, astfel că evaluarea dozelor mai mici decât 1 Gy nu va putea fi realizată cu exactitate prin spectrometrie RES.

În urma analizei spectrelor RES pentru primele două probe de sticlă B3 de pe smartphone ZTE care au fost expuse la 2 Gy, doza estimată a fost de 4,6 Gy; din cauza nepreparării adecvate (sticla a fost spartă și nu s-a putut curața total) acest lucru a dus la o supraestimare a dozei. În urma repetării măsurătorilor pe această probă în următoarea zi, doza estimată a fost de 1,2 Gy și nu au mai fost prezente picurile datorate grinding. Pentru cea de a doua probă, doza a fost estimată la 1,5 Gy.

Pentru evaluarea dozelor din H1 si E1 se folosesc următoarele relații de calibrare:

H1: D [Gy] = 3 * Intensitatea din spectrul H1 E1: D [Gy] = 1 * Intensitatea din spectrul E1

Tipul al doilea de ecrane din sticlă este specific telefoanelor din brandurile IPhone 3, Microsoft Lumia 550, Wiko Lenny 3. În cazul acestor tipuri de sticlă există doar semnalele stabile la radiații cum sunt semnalele H1 și H2. Se poate observa că nu există o diferență foarte mare între cele două spectre din proba de sticlă provenită de la telefonul de tip Iphone 3 expusă sau neexpusă la radiații. Pentru evaluarea dozei pentru semnalul H1 se poate folosi relația: H1: D [Gy] = 3 * Intensitatea lui H1.

Ultimul tip de sticlă (tipul III) este specific brandului ZTE Blade L5 Plus și apar semnalele stabile la radiații H1 și H2 la fel ca și în cazul tipului II de sticlă de ecrane (Fig.III.16). În figura următoare este reprezentat spectrul RES al probei de sticlă de tip III neexpusă (Dragontrail) specifică brandului ZTE L5, foarte diferit de cel al sticlei de tip II. Pentru evaluarea dozei din semnalul H1 se folosește următoarea relație: H1: D [Gy] = 3 * intensitateta lui H1

Parametrii standard folosiți pentru măsurătorile pe probe de sticlă pe spectrometrul EPR ECS-106 sunt:

Setarile câmpului (F): Centrul campului (CF) egal cu g=2,0060 (ex. 3504 G or 350,4 mT), Sweep width (SW) =100 G (10 mT); Setările microundelor (M): Frecvența microundelor (μF) =9,84 GHz, Puterea microundelor (μP)= 32 mW; Setarile controlerului (C): frecvența de

modulație (MF)=50 kHz, amplitudinea modulației (MA)= 1,5 G(0,15 mT), receiver gain (RG)= 1,25 e5, constanta de timp (TC)= 164 ms și timpul de conversie (CT)= 82 ms; Setările achizițiilor (G): Număr de

acumulări (N)= 810, CF=714,48* μF/2,006.

Metoda RES este mai specifică decat metoda OSL având o stabilitate a semnalului de câțiva ani, comparativ cu tehnica OSL a cărui stabilitate este de câteva săptămâni și foarte rapidă rezultatele obținându-se în aproximativ o zi. Dozele estimate și cele critice calculate pentru cele două probe de sticlă din fiecare model de telefon sunt reprezentate în următorul tabel (Tabel III.14). Intervalul de confidență a fost de 90% și s-a folosit un factor de calibrare cu valoarea de 3.

Tabel III.14. Rezultatele calculelor realizate în urma măsurătorilor RES pe probele de sticlă ale telefoanelor

III. 5.5. Concluzii

Utilizarea metodelor OSL (Luminescenței stimulate optic) și RES (Rezonanță electronică de Spin) pentru estimarea dozei absorbite pentru sticla diferitelor tipuri de telefoane a condus la rezultate apropiate de cele ale dozei inițiale folosite pentru iradierea acestora. De asemenea s-a utilizat tehnica OSL pentru estimarea dozei absorbite și în cazul componentelor electronice ale telefoanelor (chipuri din cartele SIM și rezistențe) cu rezultate foarte apropiate de cele ale dozei de iradiere. Tehnica OSL este singura metodă în care rezultatul analizei măsurate nu trebuie convertit în doză absorbită prin referire la o curbă de calibrare in vitro corespunzătoare. Pentru OSL, semnalul este

Doza nominală (Gy)

Proba 1 Proba 2 Doza medie (Gy)

ST dev

Doza medie/Doza nominală

Doza medie-Doza nominală Gy

Intensitate

Doza estimată (Gy)

Intensitate

Doza estimată (Gy)

2 1,02 3,06 0,79 2,37 2,72 0,49 1,36 0,72

5 1,88 5,64 1,72 5,16 5,40 0,34 1,08 0,40

0 0,32 0,96 0,40 1,20 1,08 0,70 0 1,08

5 1,41 4,2 1,73 5,16 4,68 0,68 0,94 -0,32

0 0,44 1,32 0,40 1,17 1,25 0,11 0 1,25

2 1,54 4,59 0,49 1,44 3,02 2,23 1,51 1,02

convertit în doză printr-un factor determinat prin iradierea probelor la o doză cunoscută. Atât tehnica OLS/TL cât și metoda RES pot fi folosite cu succes ca instrumente dozimetrice. În Tabelul III.15 sunt notate valorile intensității semnalului RES, doza medie estimată, deviația standard, raportul și diferența dintre doza medie și doza nominală de iradiere.

Tabel III.15. Rezultatele estimărilor de doză absorbite în probele de sticlă analizate prin metoda RES

Capitolul IV: Dozimetria biologică în estimarea dozei de expunere la radiații ionizante prin metoda micronucleilor (MN)

Biodozimetria constă în evaluarea dozelor individuale și e bazată pe obiective biologice induse de biomarkeri. Relația între simptomele biologice și doza absorbită nu este întotdeauna simplă: greață, vărsături și diaree sunt cele mai cunoscute efectele biologice ale iradierii individuale, dar o corelație precisă între aceste simptome și doza absorbită este greu de atins. Analiza micronucleelor (MN) în limfocitele umane folosind metoda cu blocare de citocalazină (CBMN)

Denumire probă

Doza estimată (Gy) Proba 1

Doza estimată (Gy) Proba 2

Doza medie (Gy)

Deviația standard (DS)

Doza critică (DC)

A1 -Wiko

Lenny 3

3,06 2,37 2,72 0,49 0,8

A2- Microsoft Lumia 550

5,64 5,16 5,40 0,34 0,6

B1- ZTE Blade

L5 Plus

4,23 5,19 4,71 0,68 1,2

B2- Wiko

Lenny 3

1,32 1,20 1,26 0,08 0,1

B3- ZTE Blade

L5 Plus

4,62 1,47 3,05 2,23 3,8

a fost a fost propusă ca valabilă și ca procedură de încredere în evaluarea aberațiilor cromozomiale induse de radiații ionizante.

IV.2 Metoda micronucleilor cu blocare de citocalazină (CBMN) Aberațiile cromozomiale sunt cunoscute ca și indicatori

citogenetici utilizați în radiobiologie pentru a evalua efectele datorate expunerii la radiații ionizante. Pe langă tehnica dicentricilor considerată a fi standardul de aur ca și indicator citogenetic specific radiațiilor, au mai fost validate și alte tehnici asa cum este și metoda micronucleilor cu blocare cu citocalazină. Radiația ionizantă este considerată a fi un indicator clastogen care induce eficient apariția MN.

Micronucleii, așa cum s-a mai menționat anterior, sunt rezultatul unor mici fragmente cromozomiale acentrice care nu sunt încorporate pe perioada diviziunii celulare în nucleele fiică și care sunt înconjurați de o membrană nucleară și plutesc în citoplasmă pe lângă nucleele fiice principale. MN apar de obicei pe perioada expunerii la diferiți agenți clastogeni ca urmare a reparării inadecvate sau a lipsei acesteia, a ruperilor dublu catenare a ADN și care nu sunt incorporați în nucleii principali și reprezintă procentul cel mai mare de MN apăruți spontan. Datorită fiabilității și reproductibilității sale bune, testul CBMN a devenit una dintre tehnicile citogenetice standard pentru testarea toxicologică genetică în celulele umane și mamifere în general (Fenech M și colab., 1985, Fenech M., 2000, Fenech M., 2006).

Avantajele acestei metode sunt simplitatea metodei, numărarea rapidă și ușoară în comparație cu ceilalți biomarkeri citogenetici, posibilitatea numărării automate care permite astfel utilizarea acestei metode în biodozimetria de triaj și biomonitorizare (Vral et al., 2011, Fenech 2010). Această tehnică a fost recomandată de IAEA (International Atomic Energy Agency ) ca un sistem de tip biodozimetru fiabil și robust pentru măsurarea expunerii la radiații.

Testul CBMN este capabil să estimeze dozele întregului corp expus la radiație ionizantă cu LET (Transfer Liniar de Energie) mic (0,2 Gy și 4 Gy) și permite investigații până la săptămâni sau luni după expunerea in vivo (IAEA: EPR-Biodosimetry, 2011).

Testul CBMN se aplică pentru limfocitele din sângele periferic (PBL-pheriferic blood lymfocite), întrucât acestea nu se divid de la sine. Aproximativ 85% din limfocitele din corp sunt limfocite T care au o durată de viață de 20 ani, iar 15% sunt limfocite de tip B care au durată

de viață de câteva zile. Dacă acestea din urmă sunt stimulate cu antigeni ele pot supraviețui mai mult. Pentru prepararea probelor analizate cu metoda MN, se folosesc limfocitele din sângele periferic (PBL) deoarece sunt obținute cu ușurință în cantități mari din sângele periferic, majoritatea dintre acestea se află în faza G0 din ciclul celular

MN induși de radiații sunt puternic corelați cu doza și calitatea radiațiilor. Curbele doză-efect de calibrare in vitro a MN urmează aceeași descriere ca și cea pentru testul standard al dicentricilor; pentru radiații LET mic, o curba liniar-patratică: y = c + αD + βD2 iar pentru radiații LET ridicate o dependență liniară de tipul y = c + αD.

Pentru doze cu valori mai mari de 5 Gy, celulele grav afectate nu pot intra în mitoză. De aceea la doze mari de radiatii (peste 5 Gy) nu se poate aplica tehnica MN și dicentricilor întrucât celulele iradiate nu vor supraviețui. Testul CBMN nu se folosește în cazul expunerilor la doză mică (0,2 - 0,3 Gy) de radiații X sau gama deoarece frecvența fondului este mare și foarte variabilă (2-36 MN/1000 BN limfocite) și astfel la doze mici apar MN spontani.

IV.5. Partea experimentală: Realizarea curbei de calibrare pentru fascicole de radiații X pentru tehnica MN cu blocare de citoalazină B din sângele periferial IV.5.1. Iradierea probelor de sange

Iradierea probelor de sânge provenite de la șase donatori aparent sănătoși și a fost realizată la Institutul Regional de Oncologie Iaşi, în cadrul Laboratorului de Radioterapie la acceleratorul de particule. Persoanele au avut vârste cuprinse între 23 ani și 67 ani iar grupul de donatori a fost format din trei femei și trei barbați ( F: 25; 42; 54 ani; B: 23; 41; 67 ani). A fost completat de către fiecare pacient în parte un chestionar despre istoricul medical și a fost semnat un acord cu aceștia. S-au ales donatori fără boli cronice, care nu au suferit expuneri medicale în ultimele șase luni și care nu urmează niciun tratament medicamentos, nefumători. Probele de sânge au fost recoltate urmând protocolul standard descris de IAEA (2011).

Microtuburile din sticlă cu aproximativ 6 ml sânge fiecare au fost iradiate folosindu-se un stativ din polistiren special construit (Foto IV.1.) la un accelerator de fascicole Model Varian 2100 SC SN 1725, un câmp de iradiere de 1,6*6,0 cm cu valori aproximative ale masei verticale 22,5 cm, longitudinale 119,8 cm și laterale 999,1 cm, distanța

între poarta de intrare a fascicolului și proba de sânge a fost de 99,3 cm.

S-au folosit două fascicole de fotoni X la tensiunea de 6MV prin poziționarea sursei de iradiere la un unghi de 90 grade și mai apoi la 270 grade. Timpii de iradiere necesari pentru a administra dozele au fost calculaţi utilizând sistemul de plan tratament Varian Eclipse 11 și au variat între 0,1 și 1,26 secunde iar unitățile de monitor (MU) între 15-251 cu un debit de doză de 240 cGy/min.

Fiecare probă a fost eșantionată și iradiată cu doze de 0,25; 0,5; 0,75; 1; 2; 3; 4 Gy și a fost păstrată pentru fiecare donator o probă martor neiradiată, corespunzatoare dozei de 0 Gy. Pentru prima proba (F:42 ani) iradierea s-a realizat cu ajutorul unui accelerator de fotoni de tip Varian IX cu energia de 6 MV, în tip de tratament „fixed X”, distanța între sursă și izodoză a fost de 99,3 cm cu un câmp de radiații de 6,0 x1,6 cm2 cu folosirea unor fascicole aflate la 90 grade și la 270 grade. Timpul de iradiere a variat între 0,1 - 0,82 s și un număr de 17-205 MU (monitor units) pentru poziționarea sursei de iradiere la 270 grade și între 17- 208 MU pentru sursa de iradiere situată la 90 grade. Au fost analizate numarul de MN prin metoda cu blocare de citocalazină B precum și markerii de stress oxidativ. IV.5.2. Cultura de limfocite și prepararea placuțelor IV.5.2.1. Reactivi folosiți în metoda MN IV.5.3. Numărarea micronucleilor MN în probele de sânge

Numărarea MN a fost realizată folosindu-se un microscop în câmp luminos de tip Olympus CX21FS1 cu grosismentul de 10x40 după criteriul propus de Fenech și Morley și de IAEA. (IAEA, 2011; Fenech M și colab., 1985). Comparativ cu metoda dicentricilor, frecvența MN este mult mai mică, în special la doze mari. În consecință, este necesar să se mărească numărul celulelor de analizat pentru a se realiza o curba doză efect semnificativă statistic și astfel s-a ales varianta de numărare a 1000 celule binucleate (BN).

Finalitatea studiului a fost realizarea unei curbe de calibrare de tip doză-răspuns pentru evaluarea rapidă a frecvenței micronucleilor din sângele periferic realizate pe diferite categorii de vârstă și gen ale unor persoane sănătoase considerate probe martor. Scopul realizării acestei curbe de iradiere este estimarea, pe baza acestui grafic, a dozelor de iradiere primite de persoanele din populația generală în cazul unor accidente nucleare cu impact major asupra populației,

atunci când este necesară evaluarea cât mai rapidă a dozelor și triajul persoanelor supraexpuse cu administrarea tratamentelor medicamentoase adecvate. IV.5.4. Realizarea curbei de calibrare

Pentru realizarea curbei de calibrare s-a utilizat programul Dose Estimate versiunea 4.0, un soft folosit pentru estimarea dozei și care perimte calculul coeficienților folosiți pentru fittarea curbei răspuns-doză, și calcule statistice (u test) pe baza distribuției aberațiilor cromozomiale. Pentru aceasta, s-au introdus în program diferiți parametri precum numărul de celule analizate N, numărul de aberații cromozomiale- MN și limita de confidență dorită. Calcularea dozei se realizează folosind o relație liniar pătratică de forma y = C + αD + βD2 unde y este frecvența MN, D este doza iar α, β, C sunt coeficienții specifici curbei de calibrare.

Pentru a putea realiza curba de etalonare a metodei MN s-a folosit din programul Dose Estimate, meniul Yield Curve Fitting în care s-au introdus: numărul de doze pentru care dorim să facem fitarea, numărul de aberații cromozomiale numărate pe 1000 celule corespunzătoare fiecărei doze. Se bifează modelul de curbă dorit în cazul nostru, liniar pătratic și se apasă Calculate table pentru a putea fi afișate frecvența MN și eroarea standard (SE) a frecvenței de apariție a MN. Se alege modelul de curba Yield Dose și se bifează Calculate fit. Programul va afișa graficul corespunzător curbei doză răspuns pentru valorile introduse precum și ecuația specifică, parametrii statistici.

IV.5.5. Rezultate și discuții S-au analizat probele iradiate după care s-au introdus datele în

programul Dose Estimate pentru a obține cuba de calibrare specifică fotonilor X pentru diferite categorii de pacienți din diferite categorii de vârstă și doze diferite de iradiere.

În figura următoare s-a reprezentat curba doză-răspuns pentru bărbați și femei din categoria 40-50 ani pentru intervalul de doze de 0-4 Gy (Fig. IV.1.).

Fig. IV.1. Curba doză-răspuns pentru intervalul de doze de 0- 4 Gy femei și bărbați

cu vârsta cuprinsă între 40-50 ani (rezultate nepublicate)

Fig. IV.2. Curba răspuns doză pentru femei și bărbați din categoria de vârstă 20-30

de ani și intervalul de doze de iradiere cuprins între 0-2 Gy (rezultate nepublicate)

Fig.IV.3. Curba răspuns doză pentru bărbați și femei din categoria de vârstă 50-70

de ani și intervalul de doze de 0-4 Gy (rezultate nepublicate)

Curba de calibrare pentru MN din probele de sânge iradiate cu fascicole de fotoni X pentru paciente a fost estimată pentru intervalul de doze de până la 2 Gy (Fig. IV.8.).

Fig. IV.4. Curba de calibrare pentru MN din probele de sânge iradiate cu fascicole

de fotoni X pentru paciente și doze de până la 2 Gy (rezultate nepublicate)

Pentru bărbați s-a realizat folosind programul Dose Estimate, curba doză răspuns pâna la valori ale dozei de iradiere de 3 Gy (folosind șapte valori ale dozelor) (Fig. IV.5.).

Fig.IV.6. Curba doză răspuns pentru bărbați din toate categoriile de vârstă si doze

din intervalul 0-3 Gy

Curba de calibrare care poate fi folosită în cazul unui

accident/incident nuclear pentru femei și bărbați în intervalul de doze 0-2 Gy (Fig.IV.7.).

Fig. IV.7. Curba de calibrare specifică femeilor și bărbaților pentru MN din

limfocitele probelor de sânge iradiate cu fascicole de radiații X din intervalul de doze 0-2 Gy (rezultate nepublicate)

În următorul grafic în care au fost schițate valorile frecvenței MN

pentru categoria de vârstă de 20-30 ani pentru femei și bărbați se observă o creștere a frecvenței odată cu doza, cu valori mai mari în cazul bărbaților pentru dozele mici (mai mici decât 1 Gy) și valori mai mari în cazul femeilor pentru doze mai mari. (Fig. IV.8.).

Fig.IV.8. Frecvența MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între 0-2 Gy

pentru categoria de vârstă de 20-30 ani (femei și bărbați) (rezultate nepublicate)

În cazul categoriei de vârstă de 50-70 ani s-au relievat valori ușor

mai mari ale frecvenței MN la bărbați la doze mici și valori mai mari în

cazul iradierii mai puternice a probelor pentru femei, cu excepția dozei de 3 Gy (Fig. IV.9.)

Fig. IV.9. Frecvența MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între 0-4 Gy

pentru categoria de vârstă de 50-70 ani (femei și bărbați)

În contrast, la categoria de vârstă de 40-50 ani, valorile frecvenței

MN au fost mai mari pentru paciente pentru toate probele iradiate, însă trendul de creștere a numărului de MN odată cu valoarea dozei a fost păstrat așa cum reiese din următoarea figură. (Fig.IV.10.).

Fig. IV.10. Frecvența MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între 0-4 Gy

a categoriei de vârstă 40-50 ani (femei și bărbați)

Atât în cazul femeilor cât și al bărbaților se observă o creștere a frecvenței a MN odată cu creșterea dozei așa cum reiese și din următoarele două figuri. (Fig. IV.11., Fig. IV.12).

Fig.IV.11. Frecvența MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între 0-3 Gy

pentru bărbați Fig.IV.12 Frecvența MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între 0-2 Gy

pentru femei

Valorile medii ale frecvenței MN pentru 1000 celule binucleate

petru femei și bărbați urmează un trend ascendent ca în următoare figură (Fig.IV.13.).

Fig. IV.16. Media frecvenței MN/1000 BN pentru expunerea la doze cuprinse între

0-2 Gy a femeilor și bărbaților

Din toate datele analizate se observă că frecvența MN la 1000 celule binucleate este mai mare în cazul femeilor decât în cazul bărbaților (Fig.IV.14.).

Fig. IV.14. Evoluția frecvenței MN la femei și bărbați în intervalul de doze 0-1 Gy

Din următoarea figură (Fig.IV.15.) se observă faptul că numărul

de MN în probele neiradiate crește odată cu vârsta pentru categoriile de vârstă de 20-30 ani și 50-70 ani cu excepția vârstelor 40-50 ani cu valori mai mari pentru bărbați.

Fig. IV.15. Numărul de MN în probele neiradiate la bărbați și femei pentru diferite

categorii de vârstă

IV.5.6. Concluzii

Posibilitatea de a determina doza de radiații primită și de a evalua riscul expunerii este scopul principal în dozimetria biologică, importante nu doar pentru persoanele expuse profesional la radiații ionizante cât și pentru populația generală. Pentru biodozmetria retrospectivă, tehnica de evaluare a frecvenței MN din limfocitele din sângele periferial provenit de la persoane expuse la doze necunoscute

de radiații este convertită în doză absorbită cu ajutoul curbei de calibrare răspuns doză. Frecvența spontană a MN prezenți în probele de control, neiradiate nu a prezentat o diferență semnificativă între indivizi. Rezultatele noastre indică că MN sunt mai sensibili în timp comparativ cu celelalte tipuri de modificări citogenetice și depinde de diferiți factori incluzând tipul biomarkerului.

Curba doză răspuns a celulelor expuse la fascicole de radiații X a fost obținută prin fitarea cu modelul liniar pătratic: Y = a + bD + cD2 , unde Y este frecvența MN/celulă, a este coeficientul ce arată MN aparuți în mod spontan, b este coeficientul ce descrie componenta specifică unui singur act de evenimente de interacțiune radiație țintă, iar c este coeficientul componentei specifice pentru două acte de interacțiune, și D este doza de iradiere exprimată în Gy. Prin utilizarea programului Dose estimate au fost calculați coeficienții specifici curbei doză răspuns pentru domeniul 0-4 Gy categoria de vârstă 40-50 ani: a= 0,0104 +/-0,0033, b= 0,0267+/-0,0079 iar valoarea parametrului c=0,0057+/-0,0024. De asemenea, coeficienții specifici curbei doză răspuns pentru domeniul 0-2 Gy pentru toate categoriile de vârstă femei și bărbați au fost următorii: a= 0,0059 +/-0,0023, b= 0,0255+/-0,0091 și c=0,0133 +/-0,0057 specifici MN iradiați cu fascicole X.

Acest studiu a condus la demonstrarea eficienței metodei de determinare a MN ca și biodozimetru, important astfel în evaluarea dozelor în cazul unui accident nuclear sau a expunerilor profesionale din medicină nucleară. Această metodă este eficientă mai ales în cazul în care se folosește numărarea automată a MN, cu timp redus pentru citirea placuțelor și cu un număr mai mare de probe într-un timp scurt.

Analiza micronucleilor cu blocare a citokinezei (CBMN) este o metodă citogenetică care se bazează pe evaluarea micronucleilor din celulele nucleate care au suferit o singură diviziune nucleară. Pe lângă micronuclei, metoda citometrică CBMN analizează suplimentar parametrii genotoxici (poduri nucleoplasmice și podurile nucleare), citostatici (indice de diviziune nucleară) și citotoxici (cantitatea de

celule necrotice și apoptotice).

Concluzii finale A fost analizată influenţa soiului de struguri asupra conţinutului

polifenolic, flavonoidelor şi activităţii antioxidante din diferite

componente ale boabelor de struguri (piele, pulpă şi seminţe) din două

soiuri de struguri (Cabernet şi Merlot) cultivate în două regiuni viticole

diferite Copou şi Bucium. Pentru acest studiu, s-a constatat o

variabilitate între cele două soiurile de struguri în raport cu conţinutul

polifenolic, flavonoidic şi activitatea antioxidantă. Seminţele au fost

componenta boabelor de struguri cu cea mai mare activitate

antioxidantă, urmată de pieliţă şi pulpă, indiferent de soiul de struguri

şi locaţia de recoltare. Referitor la modalităţile de deshidratare

utilizate (uscare şi liofilizare) nu se constată diferenţe semnificative.

Variabilitatea constatată în conţinutul fenolic în varietăţile de

struguri a confirmat ipoteza că factorii genetici au un rol important în

biosinteza acestor compuşi şi, prin urmare, în activitatea antioxidantă a

strugurilor.

Studiul medicamentului și a substanței active de Prednison sub

acțiunea radiațiilor UV-C a relievat prezența radicalilor liberi,

concentrația acestora crescând odată cu timpul de iradiere al probelor

tip pulbere. Din analiza dependenţei semnalului RES funcție de timpul

de expunere diferit, am obţinut că rata de degradare poate fi descrisă

printr-o ecuaţie de ordinul întâi reprezentand o dependență liniară

Medicamentul selectat este utilizat în mod obişnuit pentru tratamentul

diferitelor boli şi acţiunea combinată poate provoca reacţii fototoxice

nedorite. Studiul nostru sugerează că expunerea la lumina UV trebuie

evitată după administrarea medicamentului Prednison. Se poate

concluziona că prednisonul este o substanţă sensibilă care se

descompune la acţiunea luminii UV.

Expunerea seminţelor de dovleac proaspăt germinate la iradieri

unice de o oră și respectiv, de două ore, la UV-C, a condus la diferenţe

notabile în comparaţie cu materialul biologic neexpus. S-a evidenţiat

un număr redus de celule în prima fază a diviziunii celulare, profaza,

împreună cu creşterea numărului de celule în fazele de diviziune

următoare ale acestui proces (mitoza). Aberaţiile cromozomiale

găsite în eşantioanele expuse la UV-C au evidenţiat acţiunea

aneugenică a radiaţiilor: cromozomii expulzaţi şi întârziaţi şi C-

metafazele şi, de asemenea, acţiunea clastogenă: punţi

intercromatidiene simple şi multiple. Diagramele doză răspuns s-au

dovedit a fi liniare atât pentru indicele mitotic cât şi pentru indicele

aberaţiilor cromozomiale, cu coeficienţi de corelaţie de 0,999 în

ambele cazuri.

Utilizarea metodelor OSL (Luminescenței stimulate optic) și RES

(Rezonanță electronică de Spin) pentru estimarea dozei absorbite

pentru sticla diferitelor tipuri de telefoane a condus la rezultate

apropiate de cele ale dozei inițiale folosite pentru iradierea acestora.

De asemenea s-a utilizat tehnica OSL pentru estimarea dozei absorbite

și în cazul componentelor electronice ale telefoanelor (chipuri din

cartele SIM și rezistențe) cu rezultate foarte apropiate de cele ale dozei

de iradiere. Tehnica OSL este singura metodă în care rezultatul analizei

măsurate nu trebuie convertit în doză absorbită prin referire la o curbă

de calibrare in vitro corespunzătoare. Pentru OSL, semnalul este

convertit în doză printr-un factor determinat prin iradierea probelor la

o doză cunoscută. Atât tehnica OLS/TL cât și metoda RES pot fi folosite

cu succes ca instrumente dozimetrice.

Frecvența de apariție a MN în cazul studiului realizat pe

personalul expus profesiona a fost semnificativ statistic mai mare la

personalul din departamentul de medicină nucleară față de personalul

din departamentul de oncologie ca urmare a duratei mai mare de

expunere profesională a personalului din departamentul de medicină

nucleară. Pe lotul total reunit de personal medical (lot total; N=29) s-a

constatat existența unei corelații pozitive între obiceiul fumatului și

nivelurile de TBARS în sânge (coeficient de corelatie, r=0,82; p=0,045 -

prag de semnificatie al Student t-test), fapt ce dovedește contribuția

acestui obicei la perturbarea echilibrului oxidativ al organismului.

De asemenea s- a constatat existența unei corelații directe între

nivelul MN în sânge și obiceiul fumatului, (r=0,63; p=0,016) la sublotul

subiecților cu MN prezenți, ceea ce arată efectul sinergic pronunțat,

nociv al fumatului, pe lângă cel recunoscut al RI. O altă corelație

interesantă întâlnită la sublotul cu micronuclei, a fost aceea dintre

vârstă și nivelul MN (r= 0,54; p=0,047) ceea ce relievează faptul că

vârsta aduce cu sine instabilitatea genomului și susceptibilitatea mai

crescută de a fi afectat de agenții clastogeni. În ceea ce privește

activitatea SOD s-au evidențiat diferente semnificative statistic între

medici și celelalte cadre medicale, valorile fiind semnificativ mai mari la

acestea din urmă atât în cazul persoanelor expuse profesional la

radiații ionizante din departamentul de medicină nucleară (p=0,02;

N=16), cât și la lotul total (p=0,01, N=29). Aceasta s-ar putea explica pe

de o parte prin specificul activităților, care presupune contactul mai

prelungit al personalului mediu cu substanțele de contrast și deșeurile

pacienților. De asemenea vârsta semnificativ mai mare a pesonalului

mediu față de medici, pe lotul total (p=0,02; N=29) ar putea fi o altă

cauză a acestor diferențe.

Evaluarea frecvenței MN din limfocitele din sângele periferial

care a fost expus la doze necunoscute de radiații poate fi convertită în

doză absorbită cu ajutoul curbei de calibrare răspuns doză. Numărul de

micronuclei/1000 celule binucleate este mai mare odată cu creșterea

dozei, cu valori mai mari preponderent la femei. Curba doză răspuns a

celulelor expuse la fascicole de fotoni X a fost obținută prin fitarea cu

modelul liniar pătratic: Y = a + bD + cD2 . Prin utilizarea programului

Dose estimate au fost calculați coeficienții specifici curbei doză răspuns

pentru domeniul 0-4 Gy categoria de vârstă 40-50 ani: a= 0,0104 +/-

0,0033, b= 0,0267+/-0,0079 iar valoarea parametrului c=0,0057+/-

0,0024. De asemenea, coeficienții specifici curbei doză răspuns pentru

domeniul 0-2 Gy pentru toate categoriile de vârstă femei și bărbați au

fost următorii: a= 0,0059 +/-0,0023, b= 0,0255+/-0,0091 și c=0,0133 +/-

0,0057 specifici MN iradiați cu fascicole X.

Acest studiu a condus la demonstrarea eficienței metodei de

determinare a MN ca și biodozimetru, important astfel în evaluarea

dozelor în cazul unui accident nuclear sau a expunerilor profesionale

din medicină nucleară. Această metodă este eficientă mai ales în cazul

în care se folosește numărarea automată a MN, cu timp redus pentru

citirea placuțelor și cu un număr mai mare de probe într-un timp scurt.

Bibliografie selectivă

Halliwell B. How to characterize an antioxidant- An update. Biochem Soc

Symp, 61, pp. 73–101, 1995

Singleton, V.L., Orthofer, R., Lamuela-Raventos, R.M., Analysis of total

phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-

Ciocalteu reagent, Methods Enzymol., 299:152-178, 1999

Dewanto, V., Wu, X., Adom, K.K., Liu R.H., Thermal processing enhances the

nutritional value of tomatoes by increasing total antioxidant activity, J. Agric.

Food Chem., 50: 3010-3014, 2002

Molyneux, P., The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH)

for estimating antioxidant activity, Songklanakarin J. Sci. Technol., 26(2): 211-

219, 2004

Shirwaikar, A, Shirwaikar, A, Rajendran, K., Punitha, IS., In vitro antioxidant

studies on the benzyl tetra isoquinoline alkaloid berberin. Biol Pharm Bull.,

29:1906–1910, 2006

Ginjom IR, D'Arcy BR, Caffin NA, Gidley MJ, Phenolic contents and antioxidant

activities of major Australian red wines throughout the winemaking process, J

Agric Food Chem. 2010 Sep 22;58(18):10133-42, 2010

Dröge, W., Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol.

Rev. 2002, 82, 47–95, 2002

Halliwell B, Cross CE., Oxygen-derived species: Their relation to human

disease and environmental stress. Environ Health Perspect, 102: 5, 1994

Oprica Lacramioara, Verdes Andreea, Poroch Vladimir, Creanga Dorina,

Grigore Marius Nicusor, Effect of different drying techniques on antioxidant

capacity of two Romanian red grape cultivars, the paper was accepted as

letter to the Editor, for publication in Iranian J Public Health, 2018

Raj N.K., Sripal R.M., Chaluvadi M.R., Krishna D.R., Bioflavonoids classification,

pharmacological, biochemical effects and therapeutic potential. Indian J.

Pharmacol.,33:2–16, 2001

Procházková D., Boušová I., Wilhelmová N., Antioxidant and prooxidant

properties of flavonoids. Fitoterapia., 82:513–523, 2011

Choi S.-K., Zhang X.-H., Seo J.-S., 2012, Suppression of oxidative stress by

grape seed supplementation in rats.Nutr. Res. Pract., 6:3–8, 2012

Lakshmi B.V.S., Sudhakar M., Aparna M., Protective potential of black grapes

against lead induced oxidative stress in rats. Environ. Toxicol. Pharmacol.,

35:361–368, 2013

Scola G., Scheffel T., Gambato G., Freitas S., Dani C., Funchal C., Gomez R.,

Coitinho A., Salvador M., Flavan-3-ol compounds prevent pentylenetetrazol-

induced oxidative damage in rats without producing mutations and

genotoxicity. Neurosci. Lett., 534:145–149, 2013

Georgiev V, Ananga A, Tsolova V., Recent Advances and Uses of Grape

Flavonoids as Nutraceuticals, Nutrients, 6(1): 391–415, 2014

Lu Y., Zhang C., Bucheli P. & Wei D., Citrus flavonoids in fruit and traditional

chinese medicinal food ingredients in China. Plant Foods for Human

Nutrition, 61, 57-65, 2006

Kim D.O., Jeong S.W. & Lee C.Y., Antioxidant capacity of phenolic

phytochemicals from various cultivars of plums. Food Chemistry, 81, 321-326,

2003

Makris D.P., Kallithraka S. & Kefalas P., Flavonols in grapes, grape products

and wines: burden, profile and influential parameters. Journal of Food

Composition and Analysis, 19, 396-404, 2006

Iacopini, P., Baldi, M., Storchi, P. and Sebastiani, L., Catechin, Epicatechin,

Quercetin, Rutin and Resveratrol in Red Grape: Content, in Vitro Antioxidant

Activity and Interactions. Journal of Food Composition and Analysis, 21, 589-

598, 2008

Di Majo D., La Guardia M., Giammanco S., La Neve L., Giammanco M., The

antioxidant capacity of red wine in relationship with its polyphenolic

constituents. Food Chem. 111, 45-49, 2008

Yilmaz Y., Toledo R.T., Health aspects of functional grape seed

constituents. Trends Food Sci. Technol. 15, 422-433, 2004

Poudel P.R., Tamura H., Kataoka I., Mochioka R., 2008, Phenolic compounds

and antioxidant activities of skins and seeds of five wild grapes and two

hybrids native to Japan. J. Food Compos. Anal. 21, 622-625

Xu C., Zhang Y., Cao L., Lu J., Phenolic compounds and antioxidant properties

of different grape cultivars grown in China. Food Chem. 119, 1557-1565, 2010

Evgenia G Dimosa et al, Adaptive response –some underlying mechanisms

and open question, Genetics and Molecular Biology, 31, 2, 396-408, 2006

Narendra Tuteja, Mohan B. Singh, Mithilesh K. Misra, Prem L. Bhalla and Renu

Tuteja, Molecular Mechanisms of DNA Damage and Repair: Progress in Plants

Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, 36(4), 337–397, 2001

Hahlbrock and Scheel,Physiology and Molecular Biology of Phenylpropanoid

Metabolism,Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular

Biology,Vol. 40, 347-369, 1989

N Nyoman Rupiasih and Pandit B. Vidyasagar, Effect of UVC radiation and

hypergravity on germination, growth and content of chlorophyll of wheat

seedling, 1719, 030035, 2016

Sancar A, Sancar GB, In vivo evidence that UV-induced C.fwdarw. T mutations

at dipyrimidine sites could result from the replicative bypass of cis-syn

cyclobutane dimers or their deamination products, Biochemistry 32, 2, 472-

481,1993

C. Uta, A. Gritco Toderascu, G. Vochita, C. Nadejde, and D. Creanga, Spectral

and microscopy study on UV-C radiation bioeffects in some vegetal

organisms, J. Sci. Arts, 2, 141-148, 2015

Hanns Frohnmeyer and Dorothee Staiger, Ultraviolet-B Radiation-Mediated

Responses in Plants. Balancing Damage and Protection, Plant Physiol. Vol.

133, 1420-1428, 2003

Igor Kovalchuk, Olga Kovalchuk and Barbara Hohn, Biomonitoring the

genotoxicity of environmental factors with transgenic plants, Trends in Plant

Science Vol.6 No.7, 2001

J. J. Zou, R. J. Singh, J. Lee, S. J. Xu, P. B. Cregan, T. Hymowitz Assignment of

molecular linkage groups to soybean chromosomes by primary trisomics,

Theor Appl Genet. 107:745–750, 2003

A. Pandey, and G. Kumar, Clastogenic and aneugenic responses of

supplemental UVB radiation on root meristems of lentil, Int. J. Life Sci. Res., 4,

1-8, 2016

A. Verdes Teodor, G. Vochita, D. Creanga, On some genotoxic effects of UV-C

radiation in root meristemesin Cucurbita Pepo L., Romanian Reports in

Physics; Volume 70, Number 2, 2018

J. Raffi, S.Gelly, L. Barral, F. Burger, P. Piccerelle, P. Prindere, M. Baron, A.

Chamayou, Electron paramagnetic resonance of radicals induced in drugs and

excipients by radiation or mechanical treatments, Spectrochimica Acta, part

A, 58, 1313-132 G. M. J. Beijersbergen van Henegouwen, Medicinal

photochemistry: phototoxic and phototherapeutic aspects of drugs, in B.

Testa and U. Meyer (eds.), Advances in Drug Research, Vol. 29, Academic

Press, New York and London, 79-170, 1997.

G. Damian, G. Schmutzer, D. Petrisor Investigation of light-induced free

radicals in nifedipine, Journal Of Optoelectronics And Advanced Materials Vol.

9, No. 3, p. 780 – 782, 2007

R.A. Castello, A.M. Mattocks, Discoloration of tablets containing amines and

lactose, J Pharm Sci 51 106, 1962

P. Crowley, L. Martini, Drug excipient interactions, Pharm. Tech Europe 13(3),

26, 2001

M. J. Akers, Excipient-drug interactions in parenteral formulations, J Pharm

Sci 91(11), 2283, 2002

Fenech M, Morley A. Measurement of micronuclei in lymphocytes. Mutat

Res, 147:29-36, 1985

Fenech M. The in vitro micronucleus technique. Mutat Res, 455:81-95, 2000

Fenech M. Cytokinesis-block micronucleus assay evolves into a “cytome”

assay of chromosomal instability, mitotic dysfunction and cell death. Mutat

Res; 600:58-66, 2006

Vral A, Fenech M, Thierens H. The micronucleus assay as a biological

dosimeter of in vivo ionising radiation exposure. Mutagenesis; 26:11-17,

2011

Fenech M. The lymphocyte cytokinesis-block micronucleus cytome assay and

its application in radiation biodosimetry. Health Phys.; 98(2):234-43, 2010

IAEA. Cytogenetic Dosimetry: Applications in Preparedness for and Response

to Radiation Emergencies. In EPR-Biodosimetry 2011, International Atomic

Energy Agency, Vienna; 2011

Activitatea științifică Articole publicate în reviste cotate ISI

1.Marius-Nicușor Grigore, Mihaela Ivan, Andreea Verdeș, Lăcrămioara Oprică: „Enzymatic activity and non-enzymatic antioxidants content in several Plantago species (from Valea Ilenei nature reserve) during different phenophases”; The chemistry magazine (Revista de Chimie) 2017, impact factor 1.232; AIS (2016)=0,057; ISSN 0034-775 2.Oprică Lăcrămioara, Verdeș Andreea, Poroch Vladimir, Creanga Dorina, Grigore Marius Nicusor: “Effect of different drying techniques on antioxidant capacity of two Romanian red grape cultivars”, the paper was accepted as letter to the Editor, for publication in Iranian J Public Health, the impact factor 2016-2017 was 0,768, AIS (2016) = 0,196; ISSN: 2251-6085 3.A. Verdeș Teodor, G. Vochita, D. Creangă: „On some genotoxic effects of UV-C radiation in root meristemes in Cucurbita Pepo L. (Despre unele efecte genotoxice ale radiatiilor UV-C asupra meristemelor radiculare la Cucurbita Pepo L.)”; Romanian Reports in Physics; impact factor 1,467, accepted for publication in Volume 70, Number 2, 2018, AIS (2016)= 0,242; ISSN 1221-1451 4.Lăcrămioara Oprică, Radu Gheorghe Antohe, Andreea Verdeș, Marius Nicușor Grigore: „Effect of freeze-drying and oven-drying methods on flavonoids content in two Romanian grape varieties”, the paper was send in The chemistry magazine (Revista de Chimie) august 2018, relativeimpact factor (2018) 0,383; impact factor (2016) 1,232;; AIS (2016)=0,057; ISSN 0034-7752

Scor absolut de influență cumulat: AIS total= 0,057+0,196+0,242+ 0,057= 0,552 Articole publicate în volume ale unor manifestări științifice internaționale (ISI procedings)

1.Lăcrămioara Oprică, Marius Grigore, Andreea Verdeş, Dorina Emilia Creangă, Irina Anca Popescu, Andreea Grigorescu, Diana Costin: „Antioxidant Properties Evidenced by Polyphenols Content in Two Romanian Red Grape Cultivars in Iasi Area”, The 5th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering- EHB 2015 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy” 978-1-4673-7545-0/15/$31.00@2015 IEEE; 2.Irina-Anca Popescu, Andreea Teodor, Cătălin Pricop,Veronica Tănasă, Diana Costin: „Data Analysis of Medical Exposures in Diagnostic and Interventional Radiology”; The 5th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering- EHB 2015 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”; 978-1-4673-7545-0/15/$31.00@2015 IEEE; 3.Andreea Teodor, Irina Anca Popescu, Andreea Grigorescu: „Preliminary survey of radon population exposure in east romanian region”, accepted abstract, poster presentation in 14t International Congress of the Radiation Protection Association, May 2016, Cape Town – South Africa IRPA 2016;

4.Irina Anca Popescu, Felicia Gradinariu, Andreea Teodor, Doina Havarneanu, Irina Alexandrescu, Diana Costin: „Utility and significance of biomarkers used in health status monitoring of ionizing radiation exposed personnel”; The 6th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2017 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”, Sinaia, Romania, 2017; 5.Damian Grigore, Teodor Andreea, Popescu Irina Anca, Creanga Dorina Emilia: „ Electron Paramagnetic Resonance Investigations Of Ultraviolet Irradiated Prednisone”; The 6th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2017 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”, Sinaia, Romania, 2017

Comunicări științifice la conferințe internaționale

1.Lăcrămioara Oprică, Marius Grigore, Andreea Verdeş, Dorina Creangă, Irina Anca Popescu, Andreea Grigorescu, Diana Costin: „Antioxidant Properties Evidenced by Polyphenols Content in Two Romanian Red Grape Cultivars in Iasi Area”, poster presentation in The 5th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2015 Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”; 2015, Iasi; 2.Irina-Anca Popescu, Andreea Teodor, Cătălin Pricop,Veronica Tănasă, Diana Costin: „Data Analysis of Medical Exposures in Diagnostic and Interventional Radiology”; The 5th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering -EHB 2015 Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”; 2015, Iasi; 3.Andreea Teodor, Irina Anca Popescu, Andreea Grigorescu: „Preliminary survey of radon population exposure in east romanian region”, accepted abstract, poster presentation in 14t International Congress of the Radiation Protection Association, May 2016, Cape Town – South Africa IRPA 2016; 4.Irina Anca Popescu, Felicia Gradinariu, Andreea Teodor, Doina Havarneanu, Irina Alexandrescu, Diana Costin: „Utility and significance of biomarkers used in health status monitoring of ionizing radiation exposed personnel”; The 6th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2017 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”, Sinaia, Romania, 2017; 5.Damian Grigore, Teodor Andreea, Popescu Irina Anca, Creanga Dorina Emilia: „Electron Paramagnetic Resonance Investigations Of Ultraviolet Irradiated Prednisone”;The 6th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2017 „Grigore T. Popa University of Medicine and Pharmacy”, Sinaia, Romania, 2017; Comunicări științifice la conferințe naționale

1.Andreea Teodor, Irina Anca Popescu, Tudor Luchian, Emilia Dorina Creangă: “Expunerea la radon” poster presentation in „The XLIV National Conference of physics and modern educational technologies”; FTEM 2015, Iasi; 2.Andreea Teodor, Irina Anca Popescu, Andreea Grigorescu, Tudor Luchian, Emilia Dorina Creangă: “Expunerea populatiei la surse naturale radioactive“ poster presentation in „A XLIV a Conferinţa naţională fizica şi tehnologiile educaţionale moderne”; FTEM 2015, Iasi; 3.Irina-Anca Popescu, Andreea Teodor: “Protecţia radiologica în expunerea profesională şi medicală din proceduri radiodiagnostice” poster „The XLIV National Conference of physics and modern educational technologies”; FTEM 2015, Iasi;

4.Oana Rusu, Liviu Leontie, Bogdan Albina, Andreea Verdes, Irina Anca Popescu, Adrian Timfte, Marius Mihai Cazacu, Siliu Gurlui: “Monitorizarea fcatorilor de mediu in zona de agrement Ciric in vederea identificarii intruziunilor de poluanti” poster presentation „The XLIV National Conference of physics and modern educational technologies”; FTEM 2015, Iasi; 5.Irina-Anca Popescu, Andreea Teodor:„Monitorizarea expunerii naturale la radon”, poster and oral presentation „Fifth National Conference for Health and Environment” organized by National Institute of public Health, October 2015, Bucharest; 6. A. Teodor, A. Grigorescu, D. Costin, I.A. Popescu: “Natural Radioactivity of environment: monitoring and impact on public health”, The second National Academy of ecological Sciences, Moldova symposium, Iasi branch, “The role of ecology in modern society today”, 2016; 7. Andreea Teodor, Vochita Gabriela, Creangă Dorina: „Highlighting of some bio-effects of exposure to ultraviolet radiation“, oral presentation in “The fifteenth national medical physics conference”, 2017, Iasi 8.Felicia Grădinariu, Diana Costin, Andreea Teodor, Irina Anca Popescu: „Corelații între indicatorii de expunere și cei de efect în expunerea ocupațională la radiații ionizante a personalului din sectorul medical”, A VIII a Conferință Națională pentru sănătate și mediu a INSP, 26-28 septembrie 2018, București, prezentare poster.