Zapotrzebowanie na tzw. zimne metody sterylizacji spowodowało, że opłacalne stało się projektowanie i budowa źródeł promieniowania jonizującego dużej mocy. Technologie radiacyjne pozwalają wyjaławiać wyroby w: dowolnej temperaturze, krótkim czasie oraz całej objętości (opakowaniu indywidulanym i zbiorczym). Działanie wiązki elektronów (EB), promieniowania gamma (γ) oraz hamowania nie pozostawia szkodliwych zanieczyszczeń. W artykule opisano, jak poszukiwania odpornych radiacyjnie tworzyw sztucznych dla zastosowań medycznych dały początek chemii radiacyjnej polimerów. Kolejnym przełomem było odkrycie zjawiska radiacyjnego sieciowania polietylenu, które współcześnie wykorzystuje się np. w: produkcji opon samochodowych, kabli elektrycznych i materiałów z tzw. pamięcią kształtu. Technologie radiacyjne rozwinęły się w kierunku bardzo zaawansowanych rozwiązań w zakresie naturalnych i syntetycznych polimerów. Przykładowo wymieniono badania nad: sieciowaniem materiałów komórkowych w produkcji wałków dylatacyjnych, modyfikację kompozytów polimerowych polipropylen(PP)/włókna konopne(HF) oraz PP/ścier drzewny.
EN
The demand for the so-called cold sterilization methods made it profitable to design and build high-power ionizing radiation sources. Radiation technologies allow sterilization of products at: any temperature, short time and the entire volume (individual and collective packaging). The action of electron beam (EB), gamma radiation (γ) and bremsstrahlung no harmful contaminants. The article describes how the search for radiation-resistant plastics for medical applications gave rise to the radiation chemistry of polymers. Another breakthrough was the discovery of the phenomenon of radiation cross-linking of polyethylene, which is currently used, for example, in the production of car tires, electric cables and materials from the so-called shape memory. Radiation technologies have developed into very advanced solutions in the field of natural and synthetic polymers. Examples include research on: cross-linking of cellular materials in the production of expansion rolls, modification of polymer composites polypropylene (PP) / hemp fibers (HF) and PP / wood pulp.
Niewielkie zmiany chemiczne powodowane działaniem promieniowania jonizującego są wystarczające do zwalczania patogenów i insektów w procesach utrwalania: m.in. ziół, przypraw ziołowych, suszonych grzybów, suplementów diety. Jest to skuteczny sposób zapobiegania m.in. zatruciom pokarmowym wywołanym spożyciem biologicznie zanieczyszczonych pokarmów. Unikatowość technologii radiacyjnych polega na tym, że zabiegi konserwacji można prowadzić w: krótkim czasie, dowolnej temperaturze, całej objętości materiału, szczelnym opakowaniu jednostkowym i kartonie zbiorczym. W większości przypadków nie można zaobserwować metodami sensorycznymi zmian właściwości wyrobów po procesie obróbki radiacyjnej. Kontrole napromieniowania żywności uznawanej za bezpieczną, mają na celu jedynie wyegzekwowanie obowiązku informowania konsumentów o formie konserwacji. Warto podkreślić, że utrwalane radiacyjnie wyroby nie stają się promieniotwórcze. Nie należy więc mylić napromieniowania z promieniotwórczością.
EN
Minor chemical changes caused by the action of ionizing radiation are sufficient to combat pathogens and insects in the preservation processes of: herbs, herbal spices, dried mushrooms, dietary supplements and food. It is an effective way to prevent food poisoning caused by the consumption of biologically contaminated food. The uniqueness of radiation technologies lies in the fact that maintenance operations can be carried out in: a short time, at any temperature, the entire volume of the material, tight unit packaging and collective carton. Modifications of product properties in most cases are not observed by sensory methods. Irradiation controls considered to be microbiologically and toxicologically safe food are only intended to enforce the obligation to inform consumers about the form of preservation. It is worth emphasizing that radiation-cured products do not become radioactive. Therefore, radiation should not be confused with radioactivity.
Słowo radioliza (przez analogię do elektrolizy) wprowadziła do nauki Maria Skłodowska-Curie. Termin ten oznacza obecnie ogół procesów chemicznych wywołanych działaniem promieniowania jonizującego na materię. W przypadku radiolizy węglowodorowych tworzyw polimerowych głównym produktem gazowym jest wodór (H2). W miejscu oderwania atomu wodoru, który w formie cząsteczkowej bezpowrotnie opuszcza materiał powstaje wolny rodnik.
Artykuł powstał z okazji 50 rocznicy utworzenia radiacyjnego laboratorium badawczego i profesjonalnej pracowni konserwacji dzieł sztuki ARC-NucleArt (Atelier de Recherche et de Conservation Nucléart). Przypomniano historię tej zasłużonej dla ratowania obiektów historycznych placówki. Jest ona pionierem w zastosowaniu technik radiacyjnych do dezynsekcji, dezynfekcji i konsolidacji. Krótko omówiono zasady wykorzystania promieniowania jonizującego do ratowania zagrożonych insektami, grzybami i bakteriami obiektów archeologicznych i dzieł sztuki. W przeglądzie literaturowym odsyłamy do publikacji podsumowujących światowe badania w zakresie radiacyjnej konserwacji różnych materiałów.
EN
The article was created on the occasion of the 50th anniversary of the creation of the radiation research laboratory and professional art conservation studio ARC-NucleArt (Atelier de Recherche et de Conservation Nucléart). The history of this institution merited for saving historical objects was recalled. She is a pioneer in the application of radiation techniques for disinfestation, disinfection and consolidation. The principles of using ionizing radiation to rescue archaeological sites and works of art endangered by insects, fungi and bacteria are briefly discussed. In the literature review, we refer to publications summarizing the global research in the field of radiation conservation of very different materials.
Za pomocą promieniowania jonizującego można korzystnie modyfikować właściwości materiałów polimerowych. Planując wykorzystanie naturalnych i syntetycznych polimerów w wyrobach medycznych i implantach chirurgicznych, należy pamiętać, że powinny być one wolne od wegetatywnych, przetrwalnikowych oraz zarodnikowych form mikroorganizmów. Techniki radiacyjne są unikatowymi metodami sterylizacji pozwalającymi w krótkim czasie wyjaławiać materiał w całej objętości, w dowolnej temperaturze (również warunkach kriogenicznych), w opakowaniu jednostkowym i zbiorczym. Co istotne, w odróżnieniu od tradycyjnych metod chemicznych (gazowych) działanie promieniowania jonizującego nie pozostawia szkodliwych zanieczyszczeń. Temat jest stale aktualny w związku z postępem w dziedzinie konstrukcji źródeł promieniowania jonizującego oraz pojawianiem się nowych tworzyw sztucznych. W szczególności zwrócono uwagę na radiolizę znajdujących coraz więcej zastosowań tworzyw biodegradowalnych. Jako przykład omówiono materiały komórkowe (pianki) na bazie polilaktydu (PLA) i polikaprolaktonu (PCL). W tym przypadku wielkością dawki pochłoniętej promieniowania można kontrolować (skracać) czas ich biowchłanialności. Wspomniano również o badaniach nad nowymi kompozytami typu polimer/metal wykorzystywanymi w ochronie radiologicznej, radiacyjnej polimeryzacji, którą można prowadzić bez inicjatorów i/lub katalizatorów oraz o modyfikacji powierzchni polimerów.
EN
Ionizing radiation can advantageously modify the properties of polymeric materials. When planning the use of natural and synthetic polymers in medical devices and surgical implants, it should be remembered that they should be free of vegetative, spore and spore forms of microorganisms. Radiation techniques are unique sterilization methods that quickly sterilize the material in its entire volume at any temperature (including cryogenic conditions), in unit and collective packaging. Importantly, unlike traditional chemical (gas) methods, ionizing radiation does not leave harmful contaminants. The topic is constantly relevant in connection with the progress in the field of construction of ionizing radiation sources and the emergence of new plastics. In particular, attention has been paid to the radiolysis of more and more applications of biodegradable plastics. As an example, cell materials (foams) based on polylactide (PLA) and polycaprolactone (PCL) are discussed. In this case, the amount of radiation absorbed dose can be controlled (shortened) their biosorbability time. The following were also mentioned – the research on new polymer/metal composites used in radiation protection, radiation polymerization that can be carried out without initiators and/or catalysts, and modification of polymer surfaces by tacking.
The paper summarizes long-term research into the radiolysis of polymers. The starting point in all cases was the preliminary determination of the radiolytic efficiency of hydrogen evolution. This value is approximately proportional to the number of radicals arising as a result of irradiation, which determines post-radiation phenomena. It was not about accurately describing the radiolysis of a specific polymer, but about paying attention to the benefits of starting the study of radiolysis from the analysis of hydrogen evolution. The Table 2 gives specific hydrogen yields for selected polymers. The results of these studies were used in the planning of the radioactive waste repository in Los Alamos National Laboratory.
PL
Artykuł podsumowuje wieloletnie badania autora nad radiolizą polimerów. Punktem wyjścia we wszystkich omawianych wypadkach było wstępne określenie radiolitycznej wydajności wydzielania wodoru. Wartość ta jest w przybliżeniu proporcjonalna do zawartości powstających w wyniku napromieniowania rodników, które inicjują zjawiska postradiacyjnej modyfikacji. Tabela 2 podaje wybrane, uzyskane przez autora, konkretne wydajności wodoru w odniesieniu do wybranych polimerów. Wyniki badań wykorzystano, przykładowo, przy planowaniu składowiska odpadów promieniotwórczych w Los Alamos National Laboratory.
Nawiązując do obchodzonej w tym roku 150. rocznicy urodzin Marii Skłodowskiej-Curie przypominam publikację, która dała początek radiacyjnej sterylizacji wyrobów medycznych jednorazowego użytku. W pracy tej uczona zwróciła również uwagę na heterogoniczny charakter oddziaływania promieniowania jonizującego na materię. Dopiero współcześnie posługując się modelem gniazd jonizacji wyjaśniono otrzymane eksperymentalnie krzywe radiacyjnej inaktywacji. Pierwotne procesy zachodzące w gniazdach jonizacji są nadal obiektem badań. W szczególności dyskutowane są mechanizmy zjawiska ochronnego obserwowanego w chemii radiacyjnej związków organicznych. Tłumaczone jest ono zarówno przeniesieniem wolnego rodnika jak i energii lub ładunku. Prowadzone przy nas badania skłaniają do stwierdzenia, że najbardziej prawdopodobny jest mechanizm wędrówki stanu wzbudzonego (energii). W ten sposób można wytłumaczyć raczej mało prawdopodobne spotkanie się dwóch makrorodników w procesie radiacyjnego sieciowania. Zwracam uwagę na rolę gniazd wielojonizacyjnych w radiolizie tworzyw polimerowych. Również w tym przypadku eksperymentalnie potwierdzono ochronne działanie związków aromatycznych. Benzen i jego pochodne oraz wyższe węglowodory aromatyczne mogą częściowo rozpraszać energię deponowaną w gniazdach o dużym LET (linear energy transfer). Warto podkreślić, że znakomita większość naturalnych i syntetycznych antyoksydantów to związki aromatyczne. Unikatowe cechy obróbki radiacyjnej wynikają ze stosunkowo prostego, wydajnego i łatwego w kontroli sposobu tworzenia wolnych rodników. Z tego powodu relatywnie kosztowne techniki radiacyjne znajdują liczne zastosowania.
EN
Referring to the celebrated 150th anniversary of Marii Skłodowskiej-Curie birthday this year, I recall a publication that gave rise to the radiation sterilization of disposable medical devices. In this work, the scholar also drew attention to the heterogeneous nature of the impact of ionizing radiation on matter. Only now, using the model of the ionization spurs, the experiments have been performed on radiation inactivation curves. Primary processes occurring in ionization nests are still subject to investigation. Particularly discussed are the mechanisms of the protective phenomenon observed in the radiation chemistry of organic compounds. It is translated both by the transfer of free radicals and energy or by charge. The research conducted by us suggests that the most likely mechanism is the travel of the excited state (energy). In this way, it is possible to explain the rather unlikely encounter of two radicals in the radiation crosslinking process. I would like to point out the role of multi-ionization spurs in the radiolysis of polymer materials. Also in this case, the protective effect of the aromatic compounds was experimentally confirmed. Benzene and its derivatives and higher aromatic hydrocarbons may partially dissipate the energy deposited in large LET spurs. It is important to note that the vast majority of natural and synthetic antioxidants are aromatic compounds. The unique features of the radiation treatment result from a relatively simple, efficient and easy to control how to create free radicals. For this reason, relatively expensive radiation techniques find many applications.
Radiation conservation of works of art is irreplaceable for large collections of objects. As an example, describes the process of radiation disinfestation historical objects found in the pits of death in Charków and Miednoje. Photos presented several items that are now in the Museum of the Polish Army. Starting this year, the Museum of Katyń will have a new office in Warsaw Citadel. International Atomic Energy Agency is currently preparing a monograph on “Ionising radiation for tangible cultural heritage conservation”. The publication will also be described examples sterilization of various objects (dark blue coats and police uniforms, fittings from roofs, bangles, police badge numbers of missions and many other personal items) using electron beam.
W artykule omówiono wpływ promieniowania jonizującego na składniki żywności, łącznie z powstawaniem 2-alkilocyklobutanonów w napromienianej żywności, oraz możliwości zastosowania promieniowania jonizującego do redukcji kancerogennych związków chemicznych (N-nitrozoamin i amin irradiabiogennych) obecnych w niektórych środkach spożywczych. Podano również podstawowe zasady znakowania żywności napromienionej. Artykuł jest rozszerzeniem publikacji zamieszczonej w nr 4/2009 "Przemysłu Spożywczego" pod tytułem "Radiacyjna obróbka żywności. Stan prawny i dawki promieniowania".
EN
The influence of ionizing irradiation on food compounds is discussed in the article. Formation af 2-alkylcyklobutanone in irradiated foods is also presented. Some possibilities of reduction in some foods cancerous compounds (N-nitrosamines and biogenic amines) by ionizing tion are shown. There are also presented some general information on labeling of irradiated food. The article is an extension of a paper published in issue No. 4/2009 of "Przemysł Spożywczy" does under the tile "Irradiation of Food. Legal Status and Irradiation".
W artykule zaprezentowano aktualne informacje z zakresu zastosowania promieniowania jonizującego w produkcji żywności. Scharakteryzowano międzynarodowe (Komisji Kodeksu Żywnościowego i Unii Europejskiej) oraz polskie przepisy prawa żywnościowego w zakresie napromieniania środków spożywczych. Ponadto przedstawiono aktualne dopuszczalne dawki promieniowania jonizującego.
EN
In the article some current information on application of ionizing irradiation in food manufacturing are presented. International (CAC and EU) and Polish food law acts on food irradiation are characterized. Moreover, levels of irradiation dose are discussed.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The effects of the e-beam ionising radiation of energy 9.96 MeV in doses 25-800 kGy on the stability of solid ephedrine hydrochloride (!R,2S)-(-)- 2-methylamino-l-phenyl-l--propanol hydrochloride) have been studied. These effects have been observed using the following analytical methods: organoleptic (form, colour, smell, clarity of solution), scanning electron microscope SEM, pH measurement, chirality and water content measurement (Karl Fischer method), spectrometric methods (UV FT-IR, EPR), chromatography (TLC), and combined chromatography (TLC-UV, GC-MS). Even the standard sterilisation dose of 25 kGy has been found to cause a change in colour from white to pale yellow, the appearance of free radicals in the concentration of 3.05 x 1015 spin g1, and about 1% loss of the content. The effects of higher doses 50-800 kGy have shown that radiodegradation degree of the compound is proportional to the dose applied. The main product of radiodegradation, formed at a yield of G = 17.17 x 10-7molJ, has been identified as 2-methylamino-1 phenyl-1-propanone (methcathinone, ephedrone), a psychoactive compound of the activity similar to that of amphetamine. For the above reasons ephedrine hydrochloride can not be subjected to radiative sterilisation with a dose of 25 kGy, however, assuming sufficiently low microbiological contamination of the initial substance, lower doses could be probably used for sterilisation purposes. Our results have not confirmed the earlier reports from 1970s on the resistance of ephedrine to ionising radiation in doses up to 60 kGy.
PL
Przebadano wpływ jonizującego promieniowania w postaci wiązki elektronów o energii 9.96 MeV w dawkach 25-800 kGy na trwałość chlorowodorku efedryny (chlorowodorek lR,2S)-(-)-2-melyloamino-l-fenylo-l-propanolu) w stanie stałym. Do obserwacji powstających zmian wykorzystano następujące metody analityczne: organoleptyczne (badanie postaci, zabarwienia, zapachu, klarowności roztworów), ogląd pod mikroskopem elektronowym SEM oraz pomiar pH, skręcalności optycznej i zawartości wody (metoda Karla Fischera), metody spektrometryczne (UV, FT—IR, EPR), a także chromatograficzne (TLC) oraz łączone (TLC-UV oraz GC-MS). Stwierdzono, że nawet standardowa dawka stery-lizacyjna (25 kGy) powoduje zmianę koloru związku z białego na bladożółty, powstanie wolnych rodników w stężeniu 3.05 x 1015 spin g1 oraz około 1%-owy ubytek zawartości.Zastosowanie wyższych dawek promieniowania 50-800 kGy pozwoliło ustalić, że proces radiodegradacji przebiega wprost proporcjonalnie do dawki zastosowanego promieniowania, a zidentyfikowanym głównym produktem rozkładu jest 2-(metyIoamino)-l-fenylo-l--propanon (metkatynon, efedron), powstający z wydajnością radiacyjną G = 17.17 x 107mol J-1 i będący substancjąpsychoaktywnąo działaniu podobnym do działania amfetaminy.Z wymienionych wyżej powodów chlorowodorek efedryny nie może być poddawany sterylizacji radiacyjnej przy użyciu dawki 25 kGy. jednakże przy odpowiednio niskim zanieczyszczeniu mikrobiologicznym substancji wyjściowej niższe dawki sterylizacyjne prawdopodobnie mogą być zastosowane. Otrzymane przez nas wyniki nie potwierdzają wcześniejszych doniesień z lat 70-tych o odporności efedryny na promieniowanie jonizujące w zakresie do 60 kGy.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Opisano podstawowe etapy radiolizy zachodzącej w polimerach pod wpływem promieniowania elektronowego oraz powstawanie wolnych rodników w polietylenie, polipropylenie i poli(tereftalanie etylenowym) po napromienieniu. Zaprezentowano widma rodników alkilowych, allilowych i nadtlenkowych rejestrowanych metodą EPR. Przeprowadzono badania czasu zaniku wolnych rodników oraz zmiany względnego ich stężenia w zależności od czasu i dawki promieniowania. Badania te wykonano dla próbek folii napromienionych w warunkach obniżonego ciśnienia i w atmosferze powietrza. Stwierdzono, że pod wpływem promieniowania elektronowego we wszystkich badanych foliach powstają rodniki alkilowe. W folii polietylenowej zaobserwowano również rodniki nadtlenkowe. W folii z poli(tereftalanu etylenu) brak było rodników nadtlenkowych, natomiast powstawały rodniki aromatyczne.
EN
Basic stages of radiolyse undergoing in polymers under the influence of electron radiation and creation of free radicals in polyethylene, polypropylene and polyethylene terephtalate after irradiation were described. Spectra of alkyl, allyl and peroxide radicals registered by EPR method were presented. Tests of lifetime of radicals and changes of relative concentration of radicals depending on time and radiation dosage were carried out. Tests were performed for film samples irradiated under reduced pressure and in the air atmosphere. It was stated that alkyl radicals occurred in all tested films under the influence of electron radiation. Moreover peroxide radicals did not occur in polyethylene terephtalate film. However aromatic radicals occurred in this kind of film.
Osiągnięcie planowanych skutków obróbki radiacyjnej polimerów, np. w celu sterylizacji radiacyjnej wyrobów medycznych, wymaga zastosowania dodatków ochronnych, zwłaszcza gdy stosowany polimer należy do tych, w których degradacja dominuje nad sieciowaniem, jak w przypadku polipropylenu. Referat omawia podstawy oddziaływań radiacyjnych w polimerach, decydujących o rozkładzie energii i produktów radiolizy. Dotychczas dobór dodatków ochronnychpolegał na stosowaniu typowych dodatków umożliwiających przetwórstwo i które metodą prób i błędów wykazywały jednocześnie korzystną ochronę przed radiolizą. Dziś coraz więcej wiadomo o mechanizmach radiolizy polimerów, a więc dobór składu może być łatwiejszy i bardziej skuteczny. Znajomość mechanizmów radiolizy jest też pożądana przy planowaniu składu dla osiągnięcia innych niż sterylizacja celów obróbki radiacyjnej. Najlepszym mechanizmem ochronnym jest przenoszenie energii jonizacji do związku aromatycznego, który jest w stanie rozproszyć energię pochłoniętą z minimalnym efektem chemicznym.
EN
The aim of radiation processing of polymers, e. g. sterilization of medical devices made from polymers can be reached only in the presence of proper additives, especially in the case of polymers which degrade and do not crosslink when irradiated, as polypropylene. The paper presents the background of radiation interactions, which decide on the distribution of energy and of product of radiolysis in the polymer blend. The choice of additives was determined several years ago by the application of usual preparations available commercially, which make processing of polymers possible at all. It has been found by try and error approach, that some conventional additives are protecting polypropylene from radiolysis better than others. Another approach consisted in application of polymers in mixtures of aliphatic and aromatic polymers in which the presence of aromatic moiety reduces the extend of radilysis. Deeper knowledge of mechanisms of protection and energy transfer permits improvement of radiation processing towards other applications, not only medical. They are directed towards the positive aspects of radiolysis (e.g. crosslinking) and not negative ones dominating in radiation sterilization. Differences in the protection effects from light and from ionizing radiation are explained in terms of photochemistry and radiation chemistry of polymers. Special attention is paid to the role of single-ionization spurs which can change their final location to specific places and multi-ionization spurs which cause irreparable scission of the chain, which cannot lead in the case of polypropylene to formation of crosslinks, as in the case of polyethylene (c.f. reference 1 in print).
Cationic silver clusters formed in l-irradiated Ag+-exchanged Linde 4A zeolite and isostructural synthetic ZK-4 zeolite with Si/ Al ratio of 1.2 and 2.4 have been studied by electron spin resonance (ESR) spectroscopy. Whereas dehydrated AgNa-A zeolite shows rem.arkable ability for stabilization of Ag(6)n+ clusters in AgNa-ZK-4 zeolites hexameric silver clusters are not formed at all. .In ZK-4 samples exposed to water or methanol tetrameric silver clusters Ag(3)(4)+ are efficiently produced. Although geometri-cal size constraints play a crucial role with respect to cluster nuclearity and stability, in this paper we show that other factors like total cation capacity and/ or the presence of molecular adsorbates can affect the silver agglomeration process to a great extent.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.