Disciplina optionala

Daniela CIORBA, lector doctor

cercetare

SANATATEA MEDIULUI CALITATEA VIETII UMANE

Cursuri obligatorii predate: Biofizica Mediului & Mediul siSanatatea; EcotoxicologieCursuri optionale predate: Radioactivitatea Mediului ; Radiatia si Viata; Poluarea Electromagnetica; Incalzirea Globala si Calitatea Vietii;

One specific biologic system

Cum raspundeun SistemBiologic SPECIFIC

ESTIMARE RISC DE SANATATE

Dosa-Raspuns

Risc = Expunere x Hazard

SusceptibilitateIndividuala

EXPUNERI AMBIENTALE DIFERITE

Radiatie; Campuri electromagneticeSubstante Chimice

= expuneri toxice; carcinogeneAER; APA; SOL

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

T E H N I C Ă

METEOROLOGIA CIBERNETICA

BIOCHIMIA

GEOGRAFIA

BIOLOGIE CHIMIA

BIOFIZICA

FIZICA

MATEMATICA

BIOFIZICA

Schema interconexiunilor dintre ştiinţele fundamentale şi cele aplicative (Popescu, 1994)

STIINTA SI INGINERIA MEDIULUI

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Ce este Biofizica?

bios-viaţă physis-natură

Rolul Biofizicii mediului

• de a intelege relaţia dintre factorii fizici din mediu şi viaţă

• de a interpreta mecanismele vietii prinintermediul legilor fizice

•Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Expunerea umana ambientala

15 din cele mai intalnite expuneri ambientale, articole publicate in US intre 1977 si2001, in scopul identificarii focarelor de cancer

An Update on Cancer Cluster Activities at the Centers for Disease Control and PreventionBeverly S. Kingsley, Karen L. Schmeichel, and Carol H. RubinEnvironmental Health Perspectives • VOLUME 115 | NUMBER 1 | January 2007

Sisteme Deschise

- dinamism continuu,

!!! Copiii nu sunt mici adulti

Copil

Adult

Varstnic

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Conclusions: Our results are in line with previous pooled analyses showing an association between magnetic fields and childhood leukaemia.Overall, the association is weaker in the most recently conducted studies, but these studies are small and lack methodological improvements needed to resolve the apparent association. We conclude that recent studies on magnetic fields and childhood leukaemia do not alter the previous assessment that magnetic fields are possibly carcinogenic.

2010, Kheifets

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Childhood leukaemia clustersnear nuclear installations: epidemiology and

interpretationsBernd Grosche

Head Section „Radiation Risk“Federal Office for Radiation Protection

Germany

DoReMiCourse, 03/2011

Informatiile despre Risc = Informatii despre expunereaumana reala , masurata sau estimata, despre toxicitatea pedurata intregii vieti

Intelegerea vulnerabilitatii individuale umane in acord cu etapele vietiiAnaliza expunerii si distributia efectelorAnaliza incertitudinii Estimarea riscului agregat si cumulat

3% Uraniu12% Radiatie Nucleara6% Radiatie in general9% Campuri Electromagnetice

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Prioritate in Biofizica Mediului

Identificare / Estimare Hazard

Expunere Umana > Voluntari>> foarte dificil (trebuierespectate criteriile de etica)

Datele despre toxicitate >> numai pentru expunereacronica

Expunerea Animala > dificila, inseamna conditii de habitat, hrana, luminozitate, temperatura, etc.

Datele despre toxicitate >> numai pentru expunerea cronica>> nu prea avem modele, nu avem tinte pentru expunereaacuta

Nu intotdeauna sunt relevante

Non-animal Methods for Toxicity TestingRecent RecommandationCiorba D., ESEF, UBB Cluj

Nu intotdeauna sunt relevante

Alte Modele “Non animale–animal models”

MODELE MOLECULARE-> Genomica/Toxicogenomica-> Proteomica->Metabolomica

IN VITRO-> Componente izolate-Extract de Celule/tesuturi-Culturi celulare

Singure, nu pot constituibaza pentru o evaluare finala a Toxicitatii sauEstimariiRiscului

Identificare / Estimare Hazard

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Culturile de celule: epiteliale; fibroblaste; limfocite >> expunere in vitro >> T 0C >> necesita conditiiaseptice

Poate fi studiata toxicitatea,Dar ,Nu e relevant pentruexpunerea populatieisau, pentruEstimarea Hazardului

EFECTELE TREBUIE URMARITE “in vivo”

Model eucariotModel genotoxic ” SISTEM VIU’’

“am gasit”>> >> un organism unicelular, ce are membrana, citoplasma sinucleu>> >> Chlaydomonas Peterfii Gerloff

Identificare / Estimare Hazard

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Chlamydomonas Peterfii Gerloff – izolata de profesorul NicolaeDragos, ICB, UBB Cluj 985, Tulpina AICB 528, Origine: pamant, SUA

Algele verzi se intalnesc in mediul acvatic, in apele dulci ori marine, in solurile umede, pescoarta copacilor, pe zidurile caselor etc. Capacitate de adaptare la variatii extreme sifluctuante ale salinitatii sunt organisme eucariote unicelulare autotrofesau heterotrofe ( pot creste chiar si la intuneric, in prezenta unei surse de carbon) fotosinteza prezenta (clorofila)-absorb CO2-ul; elibereaza O2-ul- sursa de Carbon; sursa de Fe; -sursa de Hidrogen (cele modificate genetic)

Chlamydomonas reinhardtii –model genetic bine cunoscut

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Chlamydomonas ca sistem test-ecologia apelor dulci: sursa de hrana pentru organismele acvatice-biologia moleculara si celulara (diviziunea celulelor, fiziologia, structura genetica si functia celulelor precum si evolutia genomului)-biofizica: raspuns la stimuli, motilitate, recunoastere celulara; viabilitate; fotosinteza, etc.-ecotoxicologie: excelent biomarker pentru detectia poluantilor ambientali in special in mediul acvaticEstimarea genotoxicitatii chimicalelor din mediuPot depozita si metaboliza poluantii acvatici nemutageni, transformandu-i

in mutageni sicare ajung ulterior la om

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Non-animal Methods for Toxicity Testing Toxicity Endpoints & Tests

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

E necesara o astfel de disciplina pentru studentii sectiei de

Ingineria Sistemelor Biotehnice si Ecologice?

Sistem biotehnic?

Sistem biologic cu aplicabilitate tehnica si/sau ecologicadar,

bios = viata

sistem viu cu aplicabilitate tehnicaOri,……….VIATA …..se desfăşoară între anumiţi parametri fizici: temperatură, presiune, oscilaţii mecanice, radiaţii ionizante şi neionizante, etc.

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

STARTUL >> Producţiabiologică de hidrogen, într-un bioreactor

UV-Viz- Fotosinteza normala >> OXIGEN

>> HIDROGENAlgele în anumite condiţii produc

• Spre sfârşitul anilor 1990 s-a descoperitcă dacă algele sunt lipsite de sulfele vor începe să producă în loc de oxigen ca şi în fotosinteza normală, hidrogen.

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

A) datorita incarcarii microbiene inerente a culturiloreste afectata continuitatea si eficienta producerii de H2

B) Se limiteaza in acelasi mod eficienta fotosintetica

C) Se limiteaza totodata activitatea catalitica a hidrogenazei

D) Si aplicabilitatea in inginerie

Bariere:

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

programmes/projects in the area of solar energy and biofuels,

FP6 Bio-H2 (Nordic Energy Agency)18

SOLAR-H2

FP7

“Energy”

pan-European initiatives

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Analiza Sanatatii Mediului prin:1. Metoda Spectrofotometrica2. Metoda refractometrica3. Metoda conductometrica4. Metoda electroforezei in gel de agaroza5. Metoda vascuozimetrica

Biodozimetrie in vivo/in vitro prin:1. Metoda cometei2. Metoda micronucleilor3. Analiza viabilitatii celulare4. Studii de supravietuire celulara5. Analiza apoptozei/necrozeila nivel celular

Echipamente si Softuri din dotare

Conductometru, InoLabCond 720 SETSpectrofotometru, UV-VIZ CE 1021Termostat, NEMMERT-Germania; Sistem de electroforezăFreezerRefractometru AbbePlită Electrică, model RCBalanţă AnaliticăVâscozimetruMicroscop direct Zeiss, modelul AxioImagerCamera video digitala monocroma de inalta rezolutieSoft de achizitie imagine si managementSoft pentru analiza cometelor

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Cuantificarea expunerii prinAnaliza Relatiei Doza- Efect

Adaptabilitate

Transformare EfectRisc

cunostintele de biofizica sunt necesare deci, intelegerii termenilor de:

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Expunere Senzitivitate

Fig. 17 Expunerea algelor Chlamydomonas peterfii la mediul cu aerosoli de radon18

SUPRAVIETUIREA MODELULUI BIOFIZIC CHLAMYDOMONAS PETERFII GERLOFF

IN PREZENTA UNOR CONCENTRATII DIFERITE DE RADON

Ciorba D., ESEF, UBB Cluj

Biofizica Mediului

EFES, 2008

Daniela Ciorba