3 курс / Гигиена / Физико_химические_характеристики_промышленных_альфа_излучающих_аэрозолей

Длительное хранение окрашенного и заключенного среза не подразумевается: детектор со срезом фотографируется после высыхания заключающей среды, после чего с детектора удаляется покровное стекло и срез, и проводится химическое травление детектора. По этой причине перед заключением среза под покровное стекло возможно использовать три порции толуола вместо пяти с выдержкой 5, 10 и 15 минут.

С учетом всех особенностей, алгоритм окраски облученных срезов биологических тканей, нанесенных на трековые детекторы, выглядит следующим образом:

1)Спирт 70%, 2–5 минут;

2)Фильтр (промакивание стекла фильтровальной бумагой для удаления избытка жидкости);

3)Гематоксилин, 20–30 минут;

4)Вода водопроводная, промывка;

5)Вода водопроводная, 7–8 минут;

6)Вода водопроводная, содержащая несколько капель NH3 на стакан, 10 минут;

7)Вода водопроводная, промывка и выдержка 5 минут;

8)Вода водопроводная, 5 минут;

9)Смесь воды водопроводной и спирта 96% в соотношении 5:1, 5 минут;

10)Фильтр;

11)Эозин, 20 минут;

12)Смесь воды водопроводной и спирта 96% в соотношении 1:1, 5 минут;

13)Спирт 96%, 1 минута;

14)Спирт 96%, 1 минута;

15)Спирт 100% 1,5, минуты;

16)Смесь 100% спирта и карбол-ксилола в соотношении 1:1–2:1, 5 минут;

17)Фильтр;

18)Карбол-ксилол, 10 минут;

19)Фильтр;

20)Толуол, 5 минут;

21)Толуол, 10 минут;

22)Толуол, 15 минут;

23)Заключение среза под покровное стекло с использованием заключающей

среды.

Разработанный алгоритм окраски облученных срезов ткани, находящихся на трековых детекторах, был успешно применен на нескольких детекторах. Планируется использовать его в дальнейшем.

350

6.7. Модернизация микроскопа Leica для работы в проходящем свете

При начале работ с трековыми детекторами на инвертированном материаловедческом микроскопе Leica DMI5000 M, работающего в отраженном свете, было обнаружено, что представляется возможным получать разборчивые фотографии поверхности детекторов на увеличениях 50х, 100х, 200х. На увеличениях 500х и 1000х, необходимых для получения фотографий скоплений треков, получаются очень тёмные фотографии. Стало очевидным, что для получения фотографий при увеличениях 500х и 1000х необходимо использовать проходящий свет. В качестве источника проходящего света длительное время использовали светодиодный фонарь повышенной яркости. Основными недостатками были неудобство регулирования освещенности скопления треков и необходимость регулярного заряда аккумуляторов фонаря.

Поскольку микроскоп Leica DMI5000 M может быть оснащен источником проходящего света, был изготовлен и установлен источник проходящего света по аналогии с заводским исполнением (рис. 6.11).

Рисунок 6.11 – Микроскоп Leica DMI5000 M с источником проходящего света. Слева – с источником заводского изготовления, справа – собственного изготовления

Для изготовления использовались, в том числе, детали микроскопа «ЛОМО». Главным отличием от заводского варианта является невозможность использовать кнопку переключения между отраженным и проходящим светом, расположенную на микроскопе. Для переключения используется внешний тумблер, при этом переключать источник света желательно при нулевой яркости во избежание повреждения ламп освещения или/и электронного блока управления

351

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

микроскопом из-за коммутационного скачка тока. В дальнейшем планируется проанализировать возможность модернизации электронного блока управления микроскопом, что в случае успеха позволит переключать источник света при помощи кнопки, расположенной на микроскопе, без опасности воздействия коммутационного скачка тока.

6.8. Модернизация подложки для фотографирования детекторов

При начале работ с трековыми детекторами на микроскопе Leica DMI5000 M была изготовлена специальная подложка для детекторов (рис. 6.12), вставляющаяся в предметный столик микроскопа.

Рисунок 6.12 – Подложка для фотографирования детекторов

Подложка состояла из двух частей, скрепленных между собой при помощи винтового соединения. В частях подложки имелось по три коаксиальных отверстия. Диаметр отверстия в нижней части подложки меньше диаметра детектора, диаметр отверстия в верхней части подложки больше диаметра детектора. Вскоре после начала работы было обнаружено, что при просмотре на увеличениях 500х и 1000х детекторов, находящихся в левом и правом положении, возможно касание объективом соединительных винтов. По

352

этой причине использовали только центральное отверстие. В процессе использования подложки были обнаружены следующие недостатки:

1)диаметр отверстия верхней части подложки больше диаметра детектора на несколько миллиметров, поэтому возможно смещение детектора при работе;

2)нижняя часть подложки в районе отверстий не является плоской, поэтому для выставления горизонтального положения детектора необходим длительный поиск подходящего расположения детектора в отверстии в верхней части подложки;

3)диаметр отверстия в нижней части подложки меньше диаметра детектора, поэтому периферические области детектора недоступны для съемки (рис. 6.13).

Рисунок 6.13 – фрагмент совмещенного изображения неокрашенного среза ткани и звезд из треков (обозначены точками). Область детектора была недоступна для съемки при фотографировании среза ткани (на рисунке – левый угол) и доступна при фотографировании треков

Для преодоления указанных недостатков было решено изготовить вставку в заводскую подложку микроскопа (рис. 6.14).

Вставка представляла собой диск из оргстекла, в центральной части которого было сделано отверстие чуть большим диаметром, чем диаметр детектора (25 мм), и выемками для вынимания детектора из вставки при помощи пинцета (рис. 6.15).

Закрепление детектора во вставке изначально подразумевалось при помощи покровного стекла, заклеивающего снизу отверстие во вставке целиком. При пробном фотографировании детектора выяснилось, что получить четкие фотографии через покровное стекло невозможно (рис. 6.16).

353

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Достоинствами новой подложки являются:

1.Возможность фиксации детектора во вставке.

2.Возможность поворота вставки с детектором в подложке, что удобно при получении панорамных изображений одного и того же детектора после совершения над ним манипуляций (окрашивание среза, травление).

3.Возможность фиксации вставки в подложке.

4.Возможность регулировки угла наклона подложки в предметном столике при помощи четырех регулировочных винтов, расположенных в углах подложки.

Заключение

Произведены теоретические и практические изыскания для разработки метода выполнения измерений размеров промышленных наночастиц 239Pu в тканях человека. Разработана модель взаимодействия осколков деления с материалом трекового детектора и определения оптимального флюенса нейтронов с использование метода Монте-Карло. Разработаны контейнеры для облучения трековых детекторов. Разработана технология нанесения срезов биологических тканей на кварцевые трековые детекторы, дальнейшее облучение кварцевых детекторов и последующее окрашивание биологических тканей. Травление кварцевых детекторов и подсчет треков. Описан процесс поэтапной модернизации микроскопа Leica DMI5000 M и заводской подложки для фотографирования кварцевых трековых детекторов.

356

Список литературы к главе 6

1.Diel J.H., Mewhinney J.A. Fragmentation of Inhaled 238PuO2 Particles in Lung // Health Physics. – 1983. –Vol. 44. – No. (February). –Рp. 135-143.

2.Аладова Е.Е. Исследование дисперсности альфа-активных промышленных аэрозолей методом авторадиографии // Вопросы радиационной безопасности. – 2002. – № 4. – С.17-21.

3.Дьяков А.А., Менькин Л.И., Карпечко С.Г. Определение концентрации 235U в водном теплоносителе первого контура ядерного реактора // Атомная энергия. –1986. –

Т.61. – вып. 5. – С. 334-338.

4.Гангрский Ю.П., Марков И.Г., Перелыгин В.П. Регистрация и спектрометрия осколков деления. – М.: Энергоатомиздат, 1979. – 224 с.

5.Метаболизм и дозиметрия америция-241. Промежуточный отчет о НИР, шифр «Метаболизм»/ Руководитель В.В. Хохряков. – Контракт № 11.303.06.0.– Озерск, 2006. – 29 с.

6.Fleischer R.L. and Raabe O.G. On the Mechanism of “Dissolution “ in Liquids of PuO2

by Alpha Decay // Health Physics. – October 1978. – Vol. 35. –Рp. 545–548.

7.Плутоний. Справочник под ред. О.Вика – Москва. Атомиздат, 1978. – 327 с.

8.Протокол облучения трековых детекторов с тканями человека по контракту

№11.302.16.0. Озерск, 2016. – 4 с.

9.Разработка научной базы для изучения микрораспределения промышленных альфа-излучающих наночастиц в легких профессиональных работников предприятий ЯТЦ. Заключительный отчет о НИР, шифр «Микродозиметрия-16». Озерск, 2016. – 90 с.

357

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

7. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ НАНОЧАСТИЦ 239Pu И ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ЛЕГКИХ

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ РАБОТНИКОВ, ИМЕВШИХ КОНТАКТ

СОТКРЫТЫМИ ИСТОЧНИКАМИ АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЯ

С.А. Сыпко, В. Э. Введенский, Г. Н. Бобов

Микродозиметрия описывает картину распределения энергии ионизирующего излучения между микромишенями, например, отдельными клетками, чувствительными объемами клеток или даже участками биомолекул. Из-за дискретного характера передачи энергии ионизирующими частицами или волнами в некоторых мишенях может выделяться очень большая энергия, в то время как другие микромишени вообще могут не претерпеть ни одного попадания [1].

Развитие атомной энергетики приводит к накоплению долгоживущих α излучающих актинидов в органах основного депонирования, представляющих значительную опасность для здоровья человека. В результате α-распада актинидов возникают ядра отдачи, взаимодействие которых с атомами кристаллической решетки твердой фазы радиоактивного вещества приводит к образованию свободных наночастиц или кластеров [2]. Характерный размер указанных фрагментов колеблется в пределах от единиц до десятков нанометров. Собственные исследования ЮУрИБФ дисперсного состава промышленных α-излучающих аэрозолей воздуха рабочих помещений плутониевого и радиохимического заводов ПО «Маяк» показали наличие т.н. мелкодисперсной фракции радиоактивных аэрозолей [3]. Исследования статистических характеристик распределения размеров наночастиц диоксида плутония в воздухе отделения оксалатного осаждения радиохимического завода ПО «Маяк» показали, что в суммарную удельную активность промышленных α-излучающих аэрозолей наночастицы вносят значимый вклад [4]. Принимая во внимание различия в распределении по отделам дыхательного тракта частиц микронных и нанометровых размеров [5], необходимо учитывать вклад последних в общую активность аэрозолей для корректных дозовых оценок, что необходимо для корректной оценки риска возникновения стохастических и детерминированных эффектов в респираторном тракте человека, а также для разработки стандартов, регламентирующих внутреннее облучение от инкорпорированного плутония. В настоящее время в эпидемиологических исследованиях используется доза, усредненная на всю массу легкого. Эта доза не подходит для случаев со значительной неравномерностью облучения органа, характерной для инкорпорированного плутония в легких. Совершенствование модели дыхательного тракта является актуальной научно-практической задачей.

358

7.1. Материалы и методы

Для детектирования наночастиц 239Pu использовался нейтронно-индуцированный метод. Описание метода приведено в работах [6, 7], но в этих работах отсутствует подробное описание метода выполнения измерений и его метрологические характеристики. В ЮУрИБФ данный метод был усовершенствован и оптимизирован [8, 9, 10, 11].

Для исследований были использованы парафинированные образцы легкого работников плутониевого производства ПО «Маяк»: случай 4118 (содержание плутония в легких – 12,5 Бк) и случай 153 (содержание плутония в легких – 2,4 Бк). И два фоновых случая персон, никогда не работавших на ПО «Маяк»: 762 и 4097.

От каждого образца в виде парафинированного кусочка легкого отбиралось два последовательных среза толщиной 5 мкм (далее образца). Первый образец исследовали методом нейтронно-индуцированного трекового анализа с дополнительной фазой – приготовлением гистологического микропрепарата, из второго – только приготавливали гистологический микропрепарат. Второй образец являлся дополнительным на случай плохой окраски или потери ткани первого образца. Первый образец тканей легкого помещали на поверхность трекового детектора из сверхчистого синтетического кварца в форме диска диаметром 25 мм. Сборка из нескольких детекторов подвергали облучению в поле тепловых нейтронов. Суммарный флюенс составил 4∙1017 нейтрон/см². В результате деления ядер 239Pu возникают осколки, которые, взаимодействуя с материалом трекового детектора, оставляют в нем латентные треки деления. После облучения и выдержки, необходимой для распада короткоживущих продуктов деления 239Pu, на детекторы вне области срезов наносили метки-царапины, после чего производили микрофотосъемку среза с получением панорамного изображения. Затем окрашивали срезы гематоксилином и эозином, заключали окрашенный срез под покровное стекло и повторно производили его микрофотосъемку с получением панорамного изображения. На следующем этапе срез ткани с детектора удаляли, детектор подвергали травлению в плавиковой кислоте для визуализации латентных треков и повторно производили его микрофотосъемку с получением панорамного изображения. В результате получили три панорамных изображения одного и того же образца: 1) панорама детекторов с неокрашенной тканью; 2) панорама детекторов с окрашенной тканью; 3) панорама детекторов с визуализированными треками. Затем подсчитали одиночные треки и звезды (звезда – группа треков, исходящих из одного центра [9]). Звезды с большой плотностью треков подсчитывали в соответствии с методом подсчета треков в сложной звезде [11]. Затем на панорамном изображении детектора с визуализированными треками отмечались звезды. Полученное изображение совмещалось с панорамными изображениями детектора с неокрашенной тканью и детектора с окрашенной тканью. Совмещение производили

359

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/