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我们的“医”食住行“核”生活息息相关

2021-12-14 15:33     来源:核研人     核技术食品辐照加工辐照灭菌放射性核素

辐照食品、核医学成像以及在这次新冠疫情中大显神威的口罩都含有核技术,那么它们的原理是什么呢,对我们的身体健康有没有影响呢? 接下来我们一起探秘吧!
 
食品辐照
 

▲辐照食品标识、经辐照工艺加工过的泡椒凤爪具有更长的保质期


食品辐照(food irradiation)主要是使用钴-60放射的伽马射线,对食品、农副产品进行加工处理。这项技术的历史悠久,最早可以追溯到1921年,美国人Benjamin Schwartz使用用X射线杀死猪肉中的旋毛虫。直至1970年,一些辐照国际相关组织(例如世界卫生组织和国际原子能机构)在瑞典共同举行了首次辐照材料食品安全会议,对使用辐照材料食品的食用安全性相关问题再次展开了广泛讨论与综合评价,并于1980年声明受辐照食品的总平均剂量在10千戈瑞(kGy)以下的没有毒性危害,而我国也早在1984年至1994年就批准了18种辐照食品。到2019年,中国辐照加工行业市场规模已经达到了17.5亿元。



▲中国辐照灭菌应用现状(来源:中国同位素与辐射行业协会辐射加工专业委员会,头豹研究院编辑整理)


我国对那些经过辐照净化处理的生鲜食品或加工食品中的配料进行要求,必须保证带有中文辐照处理标识或带有相应的汉语文字辐照标识。那我们的生活中可以接触到哪些辐照食品呢?

最常见的就是土豆、大蒜一类容易发芽的植物食品,可以通过射线降低或者抑制其中的分生孢子或是蒜鳞瓣芽,防止因发芽导致毒素产生或者损失养分。部分进口肉类为了延长保鲜期,也通过辐照处理,有效杀死各类寄生虫、致病菌。辐照杀菌能在常温下用穿透力强、能量高的射线将微生物杀死而不引起食物本身温度升高,不影响食品的品质和味道。


▲辐照草莓更易保存


不仅如此,辐照技术还运用到了白酒酿造之中。一些白酒的酿造工艺中需要经过一段时间的陈酿,消耗掉酿造过程中产生的一些有毒的醛类以及多余的酒精,达到标准后才能饮用,但陈酿时间过长,所以现在有的酒厂就选择使用辐照的方式去除白酒中的杂质、消耗有毒物质从而缩短陈酿时间。

核技术在新冠疫情防控中的应用

 

2019年12月份,新冠疫情汹汹来袭,给人们的健康和生产生活带来了严重的影响。在疫情爆发初期,医用防护用品需求激增,许多问题浮出水面,如防护口罩质量差、供不应求,灭菌周期长导致的医疗物资紧缺,产生的大量医疗废水处理难度大、周期长,可能引发二次感染等。针对这些问题,核技术的发展和应用,为解决这些问题提供了新的思路和方案。

①核孔膜技术助力口罩的生产:

所谓核孔膜就是利用核反应堆或重离子加速器产生的高能射线,如4~5 MeV的α粒子,照射薄膜材料,使聚合物中的化学键断裂,继而进行蚀刻,在薄膜材料上得到一系列的圆柱形孔道。利用这些重粒子微孔膜材料的特性,广东惠州市科近离子膜材料研究院等单位研制出来了可用于民用的核孔膜口罩,该口罩可以反复清洗,而且耐高温,具有成本低、透气效果好、防护性能优的优点,极大的提高了资源利用效率。


▲核孔膜口罩

②核辐照技术助力防护设备及废水废物处理:

利用核辐照作用进行灭菌对于我们来说并不陌生,常用于辐照灭菌有电子束、X射线和γ射线等。辐照灭菌的机理可以理解为射线将自身的能量以电磁波的形式穿透物体,进行灭菌。辐照灭菌有直接作用和间接作用。直接作用是破坏脱氧核糖核酸、蛋白质等的分子结构,使这些生物大分子其丧失功能。间接作用是引发水分子产生强氧化性的自由基,损伤微生物细胞的活性,从而造成细胞死亡。

疫期期间,接诊新冠肺炎患者的医院在治疗的过程中会产生很多医疗垃圾和医疗废水,如果这些医疗废物没有进行妥善处理,极有可能引发二次感染。而且非一次性使用的医疗器械和防护用品要进行全面彻底的消杀。在抗疫期间,诸多医疗器械和防护用品短缺,消杀流程和周期一定要短,辐照杀菌正好满足这些要求。同时对于医疗垃圾和医疗废水的处理,可以直接用钴源产生的γ射线进行辐照,在消灭新冠病毒的同时也能使其他病毒灭活,便于后续处理。


▲辐照杀菌
 
核技术在医学中的应用
 
▲PET-CT仪器示意图


由于放射性和核元素从被发现起,最早就应用于疾病的诊断和治疗方面,所以说核能在医学中的应用最早可以追溯到上世纪30年代。到了80年代,γ照相和放射性核素发射计算机断层摄影技术开始出现,标志着核医学进入高级发展阶段。现代核能在医学中的应用主要体现在核医学影像技术以及医用放射性同位素的使用上。

单电子发射计算机断层成像技术(SPECT)和正电子发射断层成像技术(PET)是现代核医学最常用的两种影像技术。SPECT是利用放射性药物在断层处能够发出γ射线的特点,通过外界探测器接收信号,进而得到断层图像的一种技术。而PET则是通过探测正负电子在体内湮灭过程中释放出的高能光子而成像的一种技术。随着现代医学成像技术的不断发展,为了大大提高医学成像图的清晰度,新的一种兼具医学解剖与诊断功能于整体一身的全新SPECT/CT和SPET/CT图片应需而生,极大丰富了对内科疾病诊断的影像信息量,弥补了分子影像图片清晰度的不足。


既然如此,那么做一次放射性检测会对人体会产生多大的影响呢?

现行的PET-CT所用的18F药物的半衰期为108.9min(放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间),一天有24h,那么一天过后18F在人体中的含量仅为原来的((24*60)/108.9=13.22),可以说是微乎其微。口说无凭,下表为一些医疗检测的辐射剂量。


▲医疗检测的辐照剂量


对于很多人“谈核色变”,担心辐射会有致癌的风险,实际上也可以说是没有必要的。美国医学物理学家协会指导性策略指出,当有效剂量小于100mSv时,可能造成的癌症发生风险很低,所以说偶尔一次的辐照并不会对人体产生危害。随着科学技术的提高,一次PET所受辐照的剂量还会降低,可以说,核医学未来具有很大的应用及发展前景。

小结

 

看了上面的介绍,相信大家对辐照食品,核医学成像以及核技术在新冠疫情防控中的应用都有了一定的了解。目前大多数消费者对辐照加工的优点和安全性知之甚少,再加上人们的恐核心理,导致辐照加工领域市场规模偏小,直接受益较低。从近期发展来看,我们应该加大宣传力度使更多的老百姓以及企业充分认识核技术在民生领域应用的优越性。其次我们还应该加大在核应用领域的科研投入力度,使技术成果尽快转化为生产力。相信在不久的将来,人们不再会恐核怕核,核产品会便利人们生活的方方面面!

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