Abstrakt
Niniejsza praca doktorska dotyczy dwuwymiarowego monitorowania rozkładów dawek promieniowania jonizującego i ultrafioletowego za pomocą kompozytu na bazie podłoża włókienniczego i związków czułych na promieniowanie. Celem pracy był rozwój metody dozymetrycznej promieniowania ultrafioletowego i jonizującego oparty na dozymetrach włókienniczych, poprzez zaproponowanie składów dozymetrów i ich charakterystykę oraz sposobu optymalnego pomiaru dozymetrów i analizy wyników w 2D. Zakres przeprowadzonych prac obejmował: wyselekcjonowanie nośników włókienniczych i związków czułych na promieniowanie, opracowanie metody modyfikacji powierzchniowej wyrobów włókienniczych, ocenę wpływu stężenia składników dozymetrów na ich parametrypomiarowe, ocenę wpływu tlenu i zawartości wody na przemiany radiacyjne, zbadanie odporności układów na pranie, opracowanie systemu obrazowania dozymetrów włókienniczych i przetwarzania uzyskanych danych z obrazowania dozymetrów w 2D, opracowanie procedury zastosowania wybranych układów dozymetrycznych do pomiaru dawek promieniowania jonizującego (60Co, 192Ir).
Pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego zastosowane związki aktywne zmieniały swoją barwę. Na podstawie zależności zmiany intensywności barwy w funkcji zaabsorbowanej energii promieniowania (UVA, UVB, UVC, 60Co, 192Ir), wyznaczono parametry kalibracyjne układów: zakres pomiarowy, zakres liniowej odpowiedzi na dawkę, dawkę progową oraz czułość układu. Zmiany barwy dozymetrów włókienniczych były rejestrowane za pomocą spektrofotometru odbiciowego lub poprzez skanowanie próbek. W pracy zbadano m.in.: przemiany radiacyjne związków czułych na promieniowanie, wpływ doboru podłoża tekstylnego na pomiary remisji światła, wpływ modyfikacji polimerowych i odporność dozymetrów włókienniczych na pranie. Zbadano także przydatność opracowanych układów do dwuwymiarowego pomiaru rozkładu promieniowania UV i jonizującego. Stwierdzono, że dozymetry włókiennicze do pomiarów promieniowania UV powinny zawierać: podłoże poliamidowe modyfikowane 10 g/dm3 TTC lub 10 g/dm3 NBT z 4% żelatyny. Wykazano, że dozymetry tekstylne można z powodzeniem stosować do pomiarów promieniowania jonizującego, w tym rozkładów dawki od radioaktywnych izotopów stosowanych w brachyterapii nowotworów. Dozymetr włókienniczy na bazie TTC powinien zawierać: podłoże poliamidowe zmodyfikowane 10 g/dm3 TTC, pokryte hydrożelem (7,5% żelatyny) z tBuOH (0,5 mol/dm3) i dodatkowo zapakowane próżniowo (99% próżni) w rękaw foliowy PA-PE. Układ dozymetryczny na bazie NBT powinien zawierać: podłoże poliamidowe zmodyfikowane 10 g/dm3 NBT z 4% żelatyny; pokryte hydrożelem (7,5% żelatyny) z tBuOH (0,5 mol/dm3) i dodatkowo zapakowane próżniowo (99% próżni) w rękaw foliowy PA-PE.
Bibliografia
Pościk A., Wolska A., Owczarek G.: Ocena narażenia na promieniowanie nadfioletowe z zastosowaniem indywidualnych fotochromowych dozymetrów. Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, 2009, TZ/370/36/09/P/5.
Kovács A., Wojnárovits L., EI-Assy N.B., Afeefy H.Y., Walker M.L., McLaughlin W.L.: Alcohol solutions of triphenyl-tetrazolium chloride as high-dose radiochromic dosimeters. Radiat. Phys. Chem., 46, 1995, 1217-1225.
Kovács A., Baranyaia M., Wojnárovits L., Moussa A., Othman I., McLaughlin W.L.: Aqueous-ethanol nitro blue tetrazolium solutions for high dose dosimetry. Radiat. Phys. Chem., 55, 1999a, 799-803.
Kovács A., BaranyaiM.,Wojnárovits L., Slezsák I.,McLaughlinW.L., Miller A., Moussa A.: Dose determination with nitro blue tetrazolium containing radiochromic dye films by measuring absorbed and reflected light. Radiat. Phys. Chem., 57, 2000, 711-716.
Puišo J., Laurikaitienė J., Adlienė D., Prosyčevas I.: Liquid Radiation Detectors Based on Nanosilver Surface Plasmon Resonance Phenomena. Radiat Prot Dosimetry, 139, 2010, 353-356.
Pruzak L.P., Sciarrone B.J.: Effects of ionizing radiation on two gelatin fractions. I. Material preparation, dosimetry and acid-base behavior. J. Pharmaceutical Sc., 51, 1962, 1046-1050.
Cataldo F., Ursini O., Lilla E., Angelini G.: Radiation-induced crosslinking of collagengelatin into a stable hydrogel. J. Radioana. Nuc. Chem., 286, 2010, 125-131.
Kozicki M.: How do monomeric components of a polymer gel dosimeter respond to ionising radiation: A steady-state radiolysis towards preparation of a 3D polymer gel dosimeter. Radiat. Phys. Chem., 80, 2011, 1419-1436.
Haque M.E., Dafader N.C., Akhtar F., Ahmad M.U.: Radiation dose required for the vulcanization of natural rubber latex. Radiat. Phys. Chem., 48, 1996, 505-510.
McLaughlin W.L., Desrosiers M.F.L.: Dosimetry System for Radiation Processing. Radiat. Phys. Chem., 46, 1995, 1163-1174.
Kovács A., Wojnárovits L., McLaughlin W.L., Ebrhim S.E., Miller A.: Radiation-Chemical Reaction of 2,3,5-Triphenyl-Tetrazolium Chloride in Liquid and Solid State. Radiat. Phys. Chem., 47, 1996, 483-486.
Pikaev A.K., Kriminskaya Z.K.: Radiolysis of solutions of tetrazolium salts. Russ. Chem. Rev., 67, 1998a, 671-680.
Ali Z.I., Said H.M., Ali H.E.: Effect of electron beam irradiation on the structural properties of poly (vinyl alcohol) formulations with triphenyl tetrazolium chloride dye (TTC). Radiat. Phys. Chem., 75, 2006, 53-60.
Cathcart R.F.: Vitamin C: the nontoxic, nonrated-limited, antioxidant free radical scavenger. Med. Hypotheses, 18, 1985, 61-77.
Bielski B.H.J., Shiue G.G., Bajuk S.: Reduction of nitro blue tetrazolium by CO2– and O2-radicals. J. Phys. Chem., 84, 1980, 830-833.
Kovács A., Wojnárovits L., Baranyai M., Moussa A., Othman I., McLaughlin W.L.: Radiolytic reactions of nitro blue tetrazolium under oxidative and reductive conditions: a pulse radiolysis study. Radiat. Phys. Chem., 55, 1999b, 795-798.
Pikaev A.K., Kriminskaya Z.K.: Use of Tetrazolium Salts in Dosimetry of Ionising Radiation. Radiat. Phys. Chem., 52, 1998b, 555-561.
Mills A., Grosshans P., McFarlane M.: UV dosimeters based on neotetrazolium chloride. J. Photochem. Photobiol. Chem., 201, 2009, 136-141.
Ebraheem S., Beshir W.B., Kovacs A., Wojnarovits L., McLaughlin W.L.: A new spectrophotometric readout for the alanine-triphenyl tetrazolium chloride system for high-dose dosimetry. Radiat. Phys. Chem., 55, 1999, 785-787.
Ebraheem S., Abdel-Fattah A.A., Said F.I., Ali Z.I.: Polymer-based triphenyl tetrazolium chloride films for ultraviolet radiation monitoring. Radiat. Phys. Chem., 57, 2000, 195-202.
Wzorek Z., Konopka M.: Nanosrebro – nowy środek bakteriobójczy. Czasopismo Techniczne z. 1-Ch., Politechnika Krakowska, Kraków, 2007.
Tien D.-C., Tseng K.-H., Liao C.-Y., Huang J.-C., Tsung T.-T.: Discovery of ionic silver in silver nanoparticle suspension fabricated by arc discharge method. Journal of Alloys and Compounds, 463, 2008, 408-411.
Rai M., Yadav A., Gade A.: Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnology Advances, 27, 2009, 76-83.
Xu J., Han X., Liu H., Hu Y.: Synthesis and optical properties of silver nanoparticles stabilized by gemini surfactant. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 273, 2006, 179-183.
Zhang W., Qiao X., Chen J.: Synthesis of silver nanoparticles – Effects of concerned parameters in water/oil microemulsion. Mater. Sci. Eng., 142, 2007, 1-15.
Chen D., Qiao X., Qiu X., Chen J.: Synthesis and electrical properties of uniform silver nanoparticles for electronic applications. J. Mater. Sci., 44, 2009, 1076-1081.
Pai S., Das J.F., Lam K.L., LoSasso T.J., Olch A.J., Palta J.R., Reinstein L.E., Ritt D., Wilcox E.E.: Radiographic film for megavoltage beam dosimetry. Med. Phys., 34, 2007, 2228-2258.
Schwob N., Orion I.: Film dosimetry calibration method for pulsed-dose-rate brachytherapy with an 192Ir source. Med. Phys., 34, 2007, 1678-1683.
Funaro M., Di Bartolomeo A., Pelosi P., Sublimi-Saponetti M., Proto A.: Dosimeter based on silver-nanoparticle precursors for medical applications with linear response over a wide dynamic range. Micro & Nano Lett., 6, 2011, 759-762.
Panigrahi S., Kundu S., Ghosh S.K., Nath S., Pal T.: General method of synthesis for metal nanoparticles. JNR, 6, 2004, 411-414.
Panyala N.R., Peña-Méndez E.M., Havel J.: Silver or silver nanoparticles: a hazardous threat to environment and human health? J. Appl. Biomed., 6, 2008, 117-129.
Song J.Y., Kim B.S.: Rapid biological synthesis of silver nanoparticles using plant leaf extracts. Bioprocess Biosyst. Eng., 32, 2009, 79-84.
Ghosh S.K., Kundu S., Mandal M., Nath S., Pal T.: Studies on the evolution of silver nanoparticles in micelle by UV-photoactivation. Journal of Nanoparticle Research, 5, 2003, 577-587.
Nath N., Chilkoti A.: Label Free Colorimetric Biosensing Using Nanoparticles. Journal of Fluorescence, 14, 2004, 377-389.
Gajbhiye M., Kesharwani J., Ingle A., Gade A., Rai M.: Fungus-mediated synthesis of silver nanoparticles and their activity against pathogenic fungi in combination with fluconazole. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 5, 2009, 382-386.
Amal K.M., Sanjukta M., Sumana S., Sudebi M.: Synthesis of Ecofriendly Silver Nanoparticle from Plant Latexused as an Important Taxonomic Tool for Phylogenetic Interrelationship. Adv. Biores., 2, 2011, 122-133.
Mohanty J., Palit D.K., Shastri L.V., Sapre A.V.: Pulsed laser excitation of phosphate stabilised silver nanoparticles. Proc. Indian Acad. Sc. Chem. Sci., 112, 2000, 63-72.
Abid J.P., Wark A.W., Brevet P.F., Girault H.H.: Preparation of silver nanoparticles in solution from silver salt by laser irradiation. Chem. Commun., 7, 2002, 792-793.
Kozicki M., Sąsiadek E., Kołodziejczyk M., Komasa J., Adamus A., Maniukiewicz W., Pawlaczyk A., Szynkowska M., Rogowski J., Rybicki E.: Facile and durable antimicrobial finishing of cotton textiles using a silver salt and UV light. Carbohydr. Polym., 91, 2013, 115-127.
Henglein A.: Small-Particle Research: Physicochemical Properties of Extremely Small Colloidal Metal and Semiconductor Particles. Chem. Rev., 89, 1989, 1861-1873.
Yang L., Shen Y., Xie A., Zhang B.: Facile Size-Controlled Synthesis of Silver Nanoparticles in UV Irradiated Tungstosilicate Acid Solution. J. Phys. Chem., 111, 2007, 5300-5308.
Sharma V.K., Yngard R.A., Lin Y.: Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities Adv. J. Colloid Interface Sci., 145, 2009, 83-90.
Temgire M.K., Joshi S.S.: Optical and structural studies of silver nanoparticles. Radiat. Phys. Chem., 71, 2004, 1039-1044.
Lee P.C., Meisel D.: Adsorption and Surface-Enhanced Raman of Dyes on Silver and Gold Sols. J. Phys. Chem., 86, 1982, 3391-3395.
Kassaee M.Z., Akhavan A., Sheikh N., Beteshobabrud R.: γ-Ray synthesis of starch-stabilised silver nanoparticles. Radiat. Phys. Chem., 77, 2008, 1074-1078.
Sondi I., Salope-Sondi B.: Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria. J. Colloid Interface Sci., 275, 2004, 177-182.
Chen X., Schluesener H.J.: Nanosilver: A nanoproduct in medical application. Toxicol. Lett., 176, 2008, 1-12.
Poon V.K.M., Burd A.: In vitro cytotoxity of silver: implication for clinical wound care. Burns, 30, 2004, 140-147.
Soto K., Garza K.M., Murr L.E.: Cytotoxic effects of aggregated nanomaterials. Acta Biomaterialia, 3, 2007, 351-358.
Kozicki M., Sąsiadek E.: Textile UV detector with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride as an active compound. Radiat. Meas., 46, 2011a, 510-526.
Kozicki M., Sąsiadek E.: UV dosimeter based on polyamide woven fabric and nitro blue tetrazolium chloride as an active compound. Radiat. Meas., 46, 2011b, 1123-1137.
Kozicki M., Sąsiadek E.: UV-assisted screen-printing of flat textiles. Color. Tech., 128, 2012a, 251-260.
Kozicki M., Sąsiadek E.: Polyamide woven fabrics with 2,3,5-triphenyltetrazoluim chloride or nitro blue tetrazolium as 2D ionizing radiation dosimeters. Radiat. Meas., 47, 2012b, 614-621.
Sąsiadek E., Andrzejczak R., Kozicki M.: The importance of fabric structure in the construction of 2D textile radiation dosimeters. Radiat. Meas., 47, 2012, 662-627.
Kozicki M., Sąsiadek E.: Scanning of flat textile-based radiation dosimeters: influence of parameters on quality of results. Radiat. Meas., 58, 2013, 87-93.
Sąsiadek E.: Kompozyty polimerowo-włókiennicze do dozymetrii promieniowania wysokoenergetycznego. Praca doktorska pod kierunkiem dr hab. inż. Marka Kozickiego, Politechnika Łódzka, Łódź, 2013.
Stempień Z., Tokarska M., Gniotek K.: UV adiation measurement system for UV curing of fluids disposed on textiles. Fibres Text. East. Eur., 78, 2010a, 59-62.
Stempień Z., Tokarska M., Gniotek K.: Laboratory stand for optimization of UV curing of fluids disposed on textiles. Fibres Text. East. Eur., 79, 2010b, 65-69.
Rybicki E., Matyjas-Zgondek E., Bacciarelli A., Kozicki M., Nossent K., Pawlaczyk A. i in.: Antibacterial finishing of flat textiles by ink-jet printing. In Proceedings of 26th International Conference on Digital Printing Technologies, NIP26 and 6th International Conference on Digital Fabrication Austin, USA, September 19-23, 2010.
Matyjas-Zgondek E., Bacciarelli A., Rybicki E., Szynkowska M.I., Kołodziejczyk M.: Antibacterial properties of silver-finished textiles. Fibres and Textiles in Eastern Europe, 16, 2008, 101-107.