الكيمياء الإشعاعية: كيف يؤثر الإشعاع في المادة والجسم؟

تدرس الكيمياء الإشعاعية التغيرات الكيميائية التي تنتج عن انتقال طاقة الإشعاع إلى المادة، خصوصًا الإشعاع المؤين. وقد تكون المادة ماءً، أو غازًا، أو بلاستيكًا، أو نسيجًا حيًا. ولا يشترط أن تكون المادة نفسها مشعة حتى تتغير كيميائيًا؛ فقد تتلقى الطاقة من جهاز أشعة أو مصدر خارجي ثم تتفاعل جزيئاتها.

يسمى الإشعاع مؤينًا عندما يمتلك طاقة تكفي لانتزاع إلكترونات من الذرات أو الجزيئات. وتشمل أمثلته الأشعة السينية وأشعة غاما وبعض الجسيمات عالية الطاقة. أما الموجات فوق الصوتية فلا تستخدم إشعاعًا مؤينًا، وكذلك التصوير بالرنين المغناطيسي الذي يعتمد على مجال مغناطيسي وموجات راديوية.

تتشابه المصطلحات، لكنها تشير إلى مفاهيم مختلفة. ويساعد فصلها على فهم ما يطلبه الطبيب وما تعنيه تعليمات السلامة:

• الكيمياء الإشعاعية: تركز على التفاعلات الكيميائية التي يسببها الإشعاع في المادة.
• النشاط الإشعاعي: ظاهرة تتحول فيها نوى غير مستقرة وتطلق إشعاعًا أثناء ذلك.
• كيمياء المواد المشعة: تهتم بخصائص العناصر والنظائر المشعة وتفاعلاتها وفصلها واستخدامها، ويتداخل بعض موضوعاتها مع الكيمياء الإشعاعية.
• الطب النووي: تخصص طبي يستخدم مواد مشعة بكميات محسوبة للتشخيص أو العلاج.

لذلك لا تعني عبارة «تفاعل كيميائي إشعاعي» بالضرورة وجود تلوث نووي، كما لا تعني أن كل مادة تعرضت للأشعة أصبحت مصدرًا للإشعاع.

التأين والإثارة

عندما تصل طاقة الإشعاع إلى جزيء، قد تنتزع منه إلكترونًا أو ترفعه إلى حالة أعلى من الطاقة. يمكن لهذه البداية أن تؤدي إلى كسر رابطة كيميائية أو تكوين رابطة جديدة. وتتحدد النتيجة بحسب نوع المادة، وكمية الطاقة الممتصة، ووجود الأكسجين، ودرجة الحرارة وغيرها من الظروف المحيطة.

التحلل الإشعاعي للماء

يحتوي الجسم على نسبة كبيرة من الماء، لذلك تكتسب تفاعلاته مع الإشعاع أهمية خاصة. فقد يؤدي امتصاص الماء للطاقة إلى تكوين نواتج شديدة التفاعل، منها جذور الهيدروكسيل الحرة، وكذلك نواتج أخرى مثل بيروكسيد الهيدروجين. تستطيع هذه النواتج التفاعل مع البروتينات والدهون والحمض النووي القريب منها.

الجذور الحرة ليست حكرًا على الإشعاع؛ فالجسم ينتج بعضها خلال نشاطه الطبيعي أيضًا. لكن تأثيرها يعتمد على كميتها ومكان تكوّنها وسرعة تفاعلها وقدرة الخلية على التعامل معها. ولا يعني ذكرها أن تناول مضادات الأكسدة يمنع أضرار الإشعاع أو يغني عن وسائل الحماية المعتمدة.

قد يصيب الإشعاع الحمض النووي مباشرة، أو يؤثر فيه بصورة غير مباشرة عبر نواتج تفاعل الماء. وتستطيع الخلايا إصلاح كثير من الأضرار، لكن الإصلاح ليس كاملًا دائمًا. فقد تموت الخلية، أو تفقد قدرتها على الانقسام، أو تبقى فيها تغيرات قد تسهم لاحقًا في نشوء مرض.

لا تتحدد الخطورة بمجرد حدوث التعرض، بل بجرعته، ونوع الإشعاع، والجزء المعرض من الجسم، ومدة التعرض، والعمر. كما تختلف حساسية الأنسجة؛ فالأنسجة التي تنقسم خلاياها بسرعة تكون غالبًا أكثر تأثرًا. وفي الحمل، يعتمد تقييم الخطر أيضًا على مرحلة نمو الجنين ومكان التصوير.

• الجرعات العالية قد تسبب إصابات نسيجية مثل أذى الجلد أو نخاع العظم، بحسب ظروف التعرض.
• قد يزيد التعرض للإشعاع المؤين احتمال السرطان على المدى الطويل، وتُقدّر المخاطر وفق الجرعة والسياق.
• الفحوص التشخيصية المعتادة لا تسبب عادةً متلازمة الإشعاع الحادة، وتكون مخاطرها منخفضة عمومًا مقارنة بفائدتها عندما تكون مبررة طبيًا.

العلاج الإشعاعي للأورام

يستخدم العلاج الإشعاعي الطاقة لإتلاف المادة الوراثية في الخلايا السرطانية والحد من تكاثرها. وتساعد معرفة التفاعلات الكيميائية الناتجة عن الإشعاع على فهم استجابة الورم والأنسجة السليمة. يخطط الفريق العلاجي لاتجاه الحزم وتوزيع الجرعات والجلسات لتوصيل العلاج إلى الهدف وتقليل أذى الأعضاء المجاورة قدر الإمكان.

قد يؤثر وجود الأكسجين في استجابة الخلايا لبعض أنواع الإشعاع، لكنه ليس العامل الوحيد؛ فالاستجابة تختلف باختلاف الورم وبيئته وخطة العلاج. ولا ينبغي تناول مكملات بجرعات مرتفعة، بما فيها مضادات الأكسدة، أثناء العلاج دون مراجعة طبيب الأورام، لاحتمال تداخل بعضها مع العلاج.

تعقيم المستلزمات الطبية

يمكن استخدام الإشعاع لتعطيل الكائنات الدقيقة على بعض الأدوات والمستلزمات الطبية المعبأة. وتُختار ظروف المعالجة بحيث تحقق التعقيم وتحافظ على خصائص المنتج. وفي طرق التعقيم الإشعاعي المعتمدة، لا تصبح الأدوات مشعة لمجرد معالجتها، لكن يجب التأكد من ملاءمة مادتها لأن الإشعاع قد يغير بعض أنواع البلاستيك.

تطوير المواد والمستحضرات

قد يستخدم الباحثون الإشعاع لتعديل ترابط سلاسل البوليمرات وإنتاج مواد بخصائص مناسبة لتطبيقات طبية أو صناعية. كما تُدرس التغيرات الإشعاعية في المستحضرات المحتوية على نظائر مشعة، لأن نواتج التفاعل قد تؤثر في ثباتها وجودتها. وهذه تطبيقات متخصصة تتطلب أجهزة ورقابة، وليست تجارب منزلية.

التصوير بالأشعة السينية والتصوير المقطعي لا يتركان مادة مشعة في الجسم؛ ينتهي التعرض عند توقف الجهاز عن إصدار الأشعة. وكذلك لا يجعل العلاج الإشعاعي الخارجي الشخص مشعًا. أما فحوص الطب النووي وبعض علاجاته فتتضمن إعطاء مادة مشعة تبقى مدة تختلف باختلاف نوعها وسرعة خروجها من الجسم.

وقد تتطلب بعض العلاجات الداخلية تعليمات مؤقتة بشأن القرب من الآخرين، خاصة الأطفال والحوامل. لذلك يجب اتباع تعليمات القسم المعالج بدل تعميم احتياطات إجراء واحد على جميع إجراءات الأشعة.

• أخبر الطبيب بالفحوص السابقة المتاحة لتجنب تكرار ما لا تدعو إليه الحاجة.
• اذكر وجود حمل أو احتماله، وأبلغ فريق الطب النووي بالرضاعة قبل إعطاء أي مادة مشعة.
• اسأل عن هدف الفحص والبدائل المناسبة، دون تأخير فحص ضروري بسبب الخوف وحده.
• إذا كنت تعمل مع مصادر إشعاعية، التزم بالتدريب ووسائل التدريع وقياس التعرض والتعليمات المهنية.
• لا تتناول اليود أو منتجات «إزالة الإشعاع» من تلقاء نفسك؛ فاليود المستقر يفيد في ظروف محددة ولا يحمي من جميع أنواع الإشعاع.

لا توجد أعراض خاصة بالكيمياء الإشعاعية، فهي مجال علمي وليست مرضًا. لكن يلزم طلب تقييم عاجل عند الاشتباه بتعرض غير محمي لمصدر إشعاعي قوي أو التلوث بمادة مشعة، حتى إن لم تظهر أعراض. ابتعد عن المصدر إن أمكن بأمان، ولا تلمس جسمًا مجهولًا يحمل علامة الإشعاع، واتصل بالطوارئ واتبع توجيهات الجهات المختصة.

أما أثناء العلاج الإشعاعي، فأبلغ فريقك عن ألم أو احمرار جلدي متزايد، أو صعوبة في البلع، أو قيء مستمر، أو أعراض تعيق الشرب والأكل. وإذا اكتشفتِ الحمل بعد فحص إشعاعي، فتواصلي مع الطبيب لتقييم نوع الفحص وموضعه؛ فحدوث الفحص وحده لا يعني أن الجنين قد تضرر.