ОЦІНКА ФОТОБІОЛОГІЧНОЇ ДІЇ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА БІОЛОГІЧНІ ОБ’ЄКТИ / А. О. Семенов, Т. В. Сахно, Є. В. Хмельницька

Ультрафіолетове випромінювання є найбільш активним в біологічному відношенні при впливі на біологічні об’єкти [1]. Інтенсивність впливу, а також спектральний склад УФ-випромінювання умовно поділяють на три області [2]: А, В та С: м'який ультрафіолет (область А – у діапазоні 315–400 нм) надає переважно еритемно-загарну дію – пігментоутворюючу; середній ультрафіолет (область В – в діапазоні 280–315 нм), що має D–вітаміноутворюючу, слабку бактерицидну дію; жорсткий ультрафіолет (область С – у діапазоні 100–280 нм); має сильну бактерицидну, D-вітаміноутворюючу дію.
Живі організми на Землі та людина, що розвивалися в умовах сонячного опромінення, виробили цілий комплекс фотобіологічних реакцій, які задовільно впливають на їхню життєдіяльність [1]. Процеси фотобіологічної дії випромінювання по’вязані з фотоперетвореннями, які відбуваються в речовині живої клітини внаслідок поглинання нею випромінювання. При дії ультрафіолетових променів на організм людини безпосередньо їх впливу піддаються шкіра і очі, у клітинах яких під впливом кванта енергії відбувається розкладання білкової молекули – денатурація білка; останній піддається ферментативному розщепленню.
До найбільш відомих позитивних ефектів дії ультрафіолетової радіації на людину відносяться [4]: фотоеритема (почервоніння шкіри), пігментоутворююча дія (утворення засмаги), антирахітний ефект (утворення вітаміну Д), бактерицидна дія при опроміненні повітря [4], поверхонь [5], води [6], стимуляції процесів [7] в передпосівній обробці насіння сільгоспкультур [8]. При інтенсивному опроміненні виникає зворотний ефект, що проявляється у вигляді опіків, генетичної рекомбінації, мутагенезу. Ультрафіолетове випромінювання може мати не тільки корисний вплив, але й шкідливий, тому має значення для медицини та охорони здоров'я [1, 3].
Зокрема УФ-випромінення, підвищують тонус симпатико-адреналінової системи, активізують захисні механізми, підвищують активність мітохондріальних і мікросомальних ферментів і рівень неспецифічного (загального) імунітету, суттєво збільшує секрецію (виділення) низки гормонів, сприяє утворенню вітаміну D. Під дією УФ-випромінення утворюються гістамін та подібні йому речовини, які мають судиннорозширюючу дію, підвищують проникненість шкіряних судин. В результаті цього утворюється ряд високоактивних речовин, до яких відносять гістамін та гістаміноподібні речовини, що містяться у найбільшій кількості у місці опромінення. Звідси вони розносяться по всьому тілу, в чому проявляється пряма та непряма фотобіологічна дія ультрафіолетових променів [1]. Систолічні та діастолічні кров’яні тиски зменшуються навіть в разі доз, що не спричиняють еритему. Кров’яний тиск поступово падає і може триматися зниженим протягом кількох діб.
Опромінення суберитемними дозами 0,5-0,7 МЕД застосовують для профілактики гіповітаміноз них станів у осіб, що тривалий час перебували в умовах «сонячного голодування». Внаслідок багаторазових експозицій у дозах, які зростають від суберитемних до таких, що перевищують МЕД відбувається розвиток пристосувальних механізмів організму до навколишніх умов – ефект загартування. Профілактичне УФ-опромінення, що передує імунізації, знижує ризик алергічних наслідків вакцинації та сприяє підвищенню ефективності імунізації.
В країнах, великі групи населення яких живуть в арктичних умовах, загально признано, що тривала недостатність УФ-опромінення може мати несприятливі наслідки для людського організму. Численні дослідження вказують на те, що відсутність сонячного опромінення може призвести до розвитку патологічного стану, відомого як «недостатність УФ-випромінення» або «світлове голодування». Те ж саме стосується робітничого персоналу, який в світлий період доби систематично перебуває у виробничих приміщеннях, які забезпечені лише штучним освітленням і позбавлених природного (сонячного) освітлення, а також – шахтарів, працівників метрополітенів тощо. Найчастішим проявом цього захворювання є порушення мінерального обміну речовин і розвиток недостатності вітаміну D (а також рахіту у дітей), що супроводжується різким зниженням опірності організму і робить його сприйнятливим до захворювань.
Незважаючи на широкі дослідження дії УФ-випромінювання, як потужного гігієнічного та терапевтичного чинника, систематичних досліджень сприятливого впливу монохроматичних випромінювань різної довжини хвилі до сих пір здійснено не було. В теперішній час існують лише спроби пов’язати різноманітність сприятливих дій УФ-випромінювання з однією, достатньо добре дослідженою функцією та приписати їй спричинення інтегральних сприятливих наслідків [9]. Іноді за функцію вибору доз УФ-випромінення береться об’єктивно та достатньо визначена функція спектральної чутливості утворення вітаміну D, графік якої разом з графіком (МКО) функції спектральної чутливості утворення еритеми [10].
З урахуванням того, що спектральна крива фотоутворення вітаміну D розташовується у тій самій зоні спектру, що й довгохвильова гілка кривої еритемної дії, зазвичай спектральна ефективність тонізуючої та терапевтичної дії випромінення оцінюється за значеннями еритемної ефективності УФ-випромінення з довжиною хвилі λ  280 нм (іноді  300 нм). Для випромінювань з λ  280 нм ефективність доброчинної загальнобіологічної дії приймається такою, що дорівнює нулю. З урахуванням того, що довгохвильове УФ-випромінення аж до 400 нм безумовно грає суттєву роль у розвитку та нормальному існуванні живого організму, криву еритемної дії продовжено до 400 нм [10].
Разом з профілактичною (гігієнічною) дією УФ-випромінювання може використовуватися як потужний терапевтичний засіб [11]. Численні дослідження підтверджують захисні можливості суберитемного випромінювання в разі дії канцерогенних речовин, можливість лікування (та профілактики) хронічних захворювань носоглотки, бронхолегеневих захворювань, затяжної та хронічної пневмонії, різноманітних захворювань шкіри (екзема, псоріаз, себорея тощо), ішемічної хвороби серця, глаукоми, ревматичних захворювань дитячого віку тощо [1].
На жаль, незважаючи на великий фактичний матеріал ні загальних, ні конкретних рекомендацій щодо спектрів дії та доз терапевтичного опромінення до сих пір не надано. Проте бактерицидна дія при знезараження різних об’єктів описана в ряді робіт [4, 5, 6, 12].

1. Дослідження та розробка вдосконалених конструкцій ультрафіолетових джерел випромінювання для установок фотохімічної і фотобіологічної дії : звіт про НДР (заключ.) : № 1 від 01 січня 2011р. ВНЗ Укоопспілки "Полтавський університет економіки і торгівлі" ; кер. Кожушко Г. М.; виконав.: Семенов А. О. [та ін.]. Полтава, 2015. 306 с. № ДКР 0112U007433. – Інв. № 0715U003750.
2. Міжнародний словник електротехнічних термінів. Частина 845: Світлотехніка – International electrotechnical vocabulary (ІЕС 60050–845:1987, ІDТ) : ДСТУ ІЕС 60050–845:2012. – [Чинний від 2013-03-01]. – К. : Мінекономрозвитку України, 2013. – 210 с. – (Державний стандарт України).
3. Семенов А. О., Кожушко Г. М., Сахно Т. В., Шпак С. В., Кислиця С. Г. Фотобіологічна безпечність ламп для засмаги. Науково-технічний збірник «Комунальне господарство міст». Серія: технічні науки та архітектура. 2019. Т. 3, №149. С. 35-43.
4. Semenov A., Kozhushko G. Device for germicidal air disinfection by ultraviolet radiation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2014, 3/10(69), 13-17.
5. Семенов А., Семенова Н. Бактерицидне знезараження сипких харчових продуктів. Міжвідомчий науково-технічний збірник «Вимірювальна техніка та метрологія». Львів: Видавництво Львівська політехніка, 2013. № 74. С. 150–154.
6. Semenov А. Device for disinfection of water by using ultraviolet radiation. Physics of Liquid Matter: Modern Problems (PLMMP 2018): 8-th International Conference, Kyiv, Ukraine, 18-22 May, 2018. 1-20.Р
7. Irina Korotkova, Anatolу Semenov, Tamara Sakhno. The Ultraviolet Radiation: Disinfection and Stimulation Processes. Lambert: Academic Publishing, 2020. Р. 56.
8. Semenov A., Sakhno T., Hordieieva O., Sakhno Y. Pre-sowing treatment of vetch hairy seeds, viсia villosa using ultraviolet irradiation. Global J. Environ. Sci. Manage, 2021, 7(4): 555-564
9. Панферова Н. Е. Перспективы применения ультрафиолетовой радиации в длительных космических полетах. Космическая биология, медицина, 1986. № 1. С. 4-71.
10. Безпечність ламп і лампових систем фотобіологічна : ДСТУ IEC 62471:2009. – [Чинний з 2012-01-01]. – К. : Держспоживстандарт України, 2014. – 34 с. (Національний стандарт України).
11. Вассерман А. Л., Шандала М. Г., Юзбашев В. Г. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний. – М.: Медицина, 2003. – 208 с.
12. Семенов А. О., Кожушко Г. М., Семенова Н. В. Використання ультрафіолетового випромінювання для бактерицидного знезараження води, повітря та поверхонь. Науковий вісник Національного лісотехнічного університету України : Збірник науково-технічних праць. Львів : РВЦ НЛТУ України. 2013. № 23.02. С. 179–186.