Techniklexikon

Strahlenbiophysik

Biophysik, Wissenschaft von der Wirkung ionisierender Strahlung auf biologische Systeme. Während sich die Strahlenbiologie vornehmlich mit den biologischen und medizinischen Folgeprozessen befasst, werden hier die physikalischen und chemischen Primärprozesse der Strahlenwirkung beschrieben und die biologischen Erscheinungen auf diese zurückgeführt. Weitere benachbarte Gebiete sind die Strahlenchemie (Strahlenwirkung auf den Stoffwechsel) und Photobiologie (Auslösung ähnlicher biologischer Effekte durch sichtbares oder insbesondere UV-Licht). Neben den Einflüssen äusserer Bestrahlung auf biologische Objekte ist auch die Wirkung inkorporierter, d.h. eingebauter, radioaktiver Isotope in biologischen Molekülen von Interesse. Neben der eigentlichen Strahlenwirkung tritt auch noch der Effekt der Transmutation (Umwandlung des Radionuklides in ein anderes chemisches Element) auf. Das zentrale Ergebnis der Strahlenbiophysik, dass minimale Energiebeiträge über komplizierte Wirkungsketten makroskopisch wesentliche Effekte auslösen, ist ein sowohl physikalisch als auch biologisch fundamentales wissenschaftliches Resultat.

Biologische Effekte der Wechselwirkung mit ionisierender Strahlung erfahren vielseitige Anwendungen. In der Medizin werden sie zu diagnostischen (Röntgendiagnostik, Computertomographie, Isotopendiagnostik) und therapeutischen Zwecken (Strahlentherapie) eingesetzt. Auch technologische Anwendungen sind bekannt (Sterilisation von Tieren, Haltbarmachung von Gemüse, Lebensmittelbestrahlung, Strahlenstimulation des Pflanzenwachstums, Dosis-Effekt-Kurve). Ionisierende Strahlung kann als Instrument zur Erforschung lebender Systeme eingesetzt werden (Erzeugung zufälliger Mutationen in Versuchstierpopulationen, Untersuchung der Sensitivität metabolischer Prozesse, Verfolgung von markierten Molekülen im Stoffwechsel, Ausschaltung des körpereigenen Immunsystems in »knock-out«-Tieren). Darüber hinaus besteht immer die Frage nach möglichen Strahlenschäden (Strahlenkrankheit) und nach Massnahmen des Strahlenschutzes. Von besonderer Bedeutung ist die Wechselwirkung ionisierender Strahlen mit der Erbsubstanz von Lebewesen.