Светящаяся в темноте соль, полученная кипячением тонн камня в сарае: радий
В этой статье
Мария Кюри, открытие радия и первое радиоактивное оружие против рака
В день 81серии мы рассмотрели рентгеновские лучи, открытые Вильгельмом Рентгеном 8 ноября 1895 года в Вюрцбурге. У этого открытия было прямое продолжение: парижский физик Анри Беккерель, исследовавший источник рентгеновских лучей, в 1896 году заметил, что соли урана — без какого-либо внешнего воздействия, самопроизвольно — испускают лучи. Что это за явление, что оно означает и насколько глубоко его значение, было неизвестно. Странное наблюдение Беккереля выбрала темой докторской диссертации молодая полька, изучавшая физику в Сорбонне: Мария Склодовская — после замужества Мария Кюри. Мария начала систематически измерять это "самопроизвольное излучение" и в апреле 1898 года дала ему название: radioactivité — радиоактивность. Затем она заметила удивительное: урановая руда уранинит была в четыре-пять раз радиоактивнее содержащегося в ней чистого урана. Это казалось невозможным — руда не могла быть радиоактивнее чистого элемента в ее составе. Единственное объяснение: в уранинитовой руде скрывался еще более радиоактивный, чем уран, пока неизвестный элемент. Вместе с мужем Пьером Кюри в старом плохо проветриваемом сарае во дворе университета они месяцами кипятили и фильтровали тонны урановой руды и выделили два новых элемента: полоний (в честь оккупированной родины Марии — Польши) и радий. Радий был настолько радиоактивен, что светился в темноте бледным сине-зеленым светом; Кюри приходили в сарай по ночам наблюдать это свечение. Открытие сделало Марию Кюри одним из величайших ученых в истории — первым и долгое время единственным человеком, получившим Нобелевские премии в двух разных научных областях (физика 1903, химия 1911), и первой женщиной — нобелевским лауреатом в истории науки. Но то же открытие распахнуло огромную дверь и для онкологии: радий стал первым настоящим радиоактивным оружием для лечения рака . И, трагически, то же свечение унесло жизнь самой Марии Кюри — излучение, с которым она годами работала без защиты, привело к ее смерти от апластической анемии в 1934 году. Сегодня, в день 82 серии, мы изучаем эту необыкновенную историю.
Оккупированная Польша, тайный университет и Сорбонна
Мария Саломея Склодовская родилась 7 ноября 1867 года в Варшаве, находившейся тогда под властью Российской империи. Ее отец был учителем физики и математики, мать — директором школы для девочек; но Мария потеряла мать из-за туберкулеза, когда ей было всего 10 лет. В находившейся под российской властью Польше женщинам запрещалось учиться в университете; Мария и ее старшая сестра Бронислава присоединились к подпольной образовательной сети под названием "Летучий университет" (Latający Uniwersytet), которая работала тайно и меняла места занятий, скрываясь от российских властей.
Сестры договорились: Мария будет работать гувернанткой и зарабатывать на медицинскую учебу Брониславы в Париже; затем Бронислава поможет Марии приехать в Париж и учиться. План сработал. В 1891 году, в возрасте 24 лет, Мария приехала в Париж и поступила в Сорбонну(Парижский университет). Она училась в бедности на холодном чердаке, иногда падая в обморок от голода; но в 1893 году получила диплом по физике, а в 1894 — по математике, с первыми результатами.
В 1894 году, ища лабораторию для работы, она познакомилась с французским физиком Пьером Кюри — спокойным и преданным науке человеком, исследовавшим физику кристаллов и магнетизм. В 1895 году они поженились; это стало началом и любви, и одного из самых плодотворных научных партнерств в истории.
От странного наблюдения Беккереля к докторской диссертации
В 1896 году Анри Беккерель, вдохновленный рентгеновскими лучами, изучал, испускают ли их фосфоресцирующие вещества (вещества, светящиеся после воздействия света). Он положил соли урана на фотопластинки и заметил: уран затемнял пластинку даже без какого-либо воздействия света. То есть уран самопроизвольно и непрерывно испускал лучи. Беккерель опубликовал наблюдение, но не углубил исследование — и научный мир тоже не проявил большого интереса.
Для своей докторской диссертации Мария Кюри выбрала эти "лучи Беккереля". Используя чувствительный электрометр (прибор для измерения электрического заряда), разработанный Пьером, она измерила, как излучение урана ионизирует воздух. Она работала систематически: интенсивность излучения зависела только от количества урана — температура, свет и химическое соединение не имели значения. Это привело к революционному выводу:
В апреле 1898 года Мария дала этому явлению название: radioactivité. Затем она обратила внимание на урановую руду урановую смолку(уранинит). Здесь обнаружилось неожиданное: эта руда была в четыре-пять раз более радиоактивной, чем содержащийся в ней чистый уран. Это казалось нелогичным. Единственное объяснение: в руде должен был быть еще не открытый элемент, более мощный, чем уран.
Старый ангар на улице Ломон и четыре года химической работы
Плохо проветриваемый сарай · Место рождения современной радиохимии и лучевой терапии рака
Пьер оставил собственные исследования кристаллов и присоединился к Марии — он понял, что это крупное открытие. Сорбонна не предоставила им нормальной лаборатории; супругам Кюри выделили заброшенный ангар старой медицинской школы на улице Ломон, с протекающей крышей, замерзающий зимой, душный летом и плохо проветриваемый.
Работа была физически изнурительной. Они доставили тонны остатков урановой руды из шахты в Австрии (Иоахимсталь, сегодня Яхимов в Чехии). Мария кипятила камни в огромных котлах, плавила, кристаллизовала, затем снова и снова очищала — каждый раз немного увеличивая концентрацию радиоактивной фракции. Железным прутом она перемешивала содержимое котлов высотой с ее собственный рост. Из тонн руды были получены миллиграммы радия.
В 1902 году, после четырех лет труда, Мария наконец выделила 0,1 грамма чистого хлорида радия и измерила его атомный вес: 226. Это окончательно доказало, что радий — настоящий самостоятельный химический элемент. В периодической таблице появился новый элемент.
По ночам супруги Кюри возвращались в сарай и сидели в темноте. Выделенные ими соли радия самопроизвольно, бледным сине-зеленым светом, светились. Мария описывала это как "феи, светящиеся в темноте". Тогда никто не знал, насколько опасно это свечение.
Беккерель, Пьер и Мария — и имя, которое едва не исключили
В 1903 году Нобелевскую премию по физике за исследования радиоактивности получили Анри Беккерель и супруги Кюри. Но одна деталь наглядно показывает гендерные барьеры того времени: Французская академия наук первоначально выдвинула на премию только Беккереля и Пьера Кюри— имени Марии в списке не было. Пьер Кюри, знавший, что именно его жена была главным исследователем этой работы, заявил, что не примет премию без Марии . После этого Марию включили в число лауреатов, и она стала первой женщиной в истории, получившей Нобелевскую премию .
👑 ЖЕНЩИНА ПЕРВЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
Барьеры, разрушенные Марией Кюри, были не только научными, но и общественными. Первая женщина, получившая Нобелевскую премию (1903). Первый человек, дважды получивший Нобелевскую премию (1903 физика, 1911 химия). Первая и до сих пор единственная женщина, получившая Нобелевские премии в двух разных научных областях. После смерти Пьера в 1906 году она стала первой женщиной-профессором Сорбонны (1908). Всего этого она добилась в эпоху, когда женщины не могли даже голосовать и с трудом допускались в университеты.
Под конной повозкой в дождливый парижский день
19 апреля 1906 года Пьер Кюри шел по дождливой парижской улице, потерял равновесие на скользкой дороге и упал перед тяжелой конной повозкой; колесо переехало его голову, и он погиб мгновенно. Ему было 46 лет. Мария в одно мгновение потеряла любовь своей жизни и научного партнера.
Несмотря на сокрушительную потерю, Мария не остановилась. Сорбонна передала освободившуюся профессорскую кафедру Пьера Марии — впервые в истории женщине. В 1908 году она официально стала профессором и продолжила начатый Пьером курс с того места, где он остановился. Она продолжала очищать радий и изучать его свойства с верным помощником Андре Дебьерном.
Вторая Нобелевская премия в тени скандала
В 1911 году Мария Кюри получила Нобелевскую премию по химии, на этот раз единолично— «за открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого необыкновенного элемента». Это сделало ее первым человеком, получившим Нобелевские премии в двух разных научных дисциплинах.
Однако награда пришла в тени скандала. В то время в прессу просочились сведения о связи Марии с бывшим учеником Пьера, женатым физиком Полем Ланжевеном; консервативная французская пресса устроила травлю под лозунгом "иностранка, полька, вдова". Некоторые члены Нобелевского комитета намекали, что на фоне скандала ей не стоит приезжать в Стокгольм. Ответ Марии был ясным и достойным: отметив, что премия присуждена за научные достижения и ее личная жизнь не имеет к этому отношения, она поехала в Стокгольм и получила награду.
(концептуальная адаптация)
«Светящаяся в темноте соль» превращается в лечебное оружие
Открытие радия распахнуло дверь непосредственно в онкологию. Как и рентгеновские лучи (день 81), излучение радия, как вскоре выяснилось, повреждало биологические ткани. Сам Пьер Кюри в эксперименте намеренно подверг руку воздействию радия и изучил образовавшийся след (поражение, напоминающее ожог) — раннее доказательство способности радия разрушать живые ткани.
Логика быстро оформилась: если радий может повреждать здоровую ткань, возможно, он способен уничтожать и злокачественную опухолевую ткань. Уже в 1899 годусообщалось об излечении злокачественной опухоли кожи применением радиоактивного источника. Так возникла новая ветвь лечения рака:
☢ ОТ РАДИЯ К СОВРЕМЕННОЙ РАДИАЦИОННОЙ ОНКОЛОГИИ
Брахитерапия (Кюри-терапия): Размещение радиоактивного источника (радиевых трубок, игл) непосредственно внутри опухоли или рядом с ней. Во французском языке долго использовалось название "curiethérapie" — в честь Марии Кюри. Современная брахитерапия (при раке шейки матки, простаты и молочной железы) — усовершенствованный потомок этого принципа; вместо радия теперь применяются контролируемые изотопы, например иридий-192 и йод-125.
Дистанционная лучевая терапия: Излучение, направляемое на опухоль извне с помощью рентгеновских лучей (Рентген, день 81), а позднее — высокоэнергетических источников. Современные линейные ускорители, IMRT, стереотаксическая радиохирургия и протонная терапия продолжают эту линию.
Ядерная медицина и радиофармпрепараты: Использование радиоактивных изотопов для диагностики (ПЭТ, сцинтиграфия) и лечения (радионуклидная терапия — например, ⁱⁿ⁷⁷Lu-PSMA при раке простаты, ⁱⁿ⁷⁷Lu-DOTATATE при нейроэндокринных опухолях). В основе всего этого лежит понятие радиоактивности Марии Кюри.
Мария Кюри видела и поддерживала медицинскую ценность радия, но никогда его не патентовала. Она оставила метод выделения радия бесплатным и общедоступным — подобно Рентгену, не запатентовавшему рентгеновские лучи (день 81), веря, что научные знания должны принадлежать человечеству.
Передвижные рентгеновские машины отправляются на фронт
Когда началась Первая мировая война (1914), Мария Кюри отложила научную карьеру и занялась помощью военным. Она знала, что рентгеновская визуализация спасает жизни, позволяя находить пули и осколки в телах раненых солдат. Она разработала передвижные рентгеновские установки — портативные радиологические блоки, смонтированные на автомобилях и оснащенные генераторами. В народе эти машины называли "petites Curies" (маленькие Кюри).
Мария не только проектировала их: она сама научилась водить, ездила на фронт, обучала рентгенолаборантов и вместе с дочерью Ирен делала снимки в фронтовых госпиталях. За войну было создано около 20 передвижных установок и 200 стационарных рентгенологических пунктов; предполагается, что с их помощью обследовали более миллиона раненых солдат. Это было первое крупномасштабное полевое применение медицинской визуализации.
⚠ ТЕМНАЯ СТОРОНА — ЦЕНА СВЕЧЕНИЯ
Кюри никогда полностью не осознавали опасность радиоактивных веществ в своих руках. Мария носила радиевые трубки в кармане пиджака, хранила в ящике сарая и наблюдала их свечение по ночам. Годами, без защиты и при плохой вентиляции, она собственными руками перерабатывала тонны радиоактивной руды. Цена была тяжелой: хроническая лучевая болезнь, катаракта (потеря зрения), снижение слуха, постоянная слабость.
Мария Кюри 4 июля 1934 годав санатории во Французских Альпах от апластической анемии умерла — болезни, при которой костный мозг не может производить клетки крови и которая почти наверняка была вызвана многолетним воздействием радиации. Ей было 66 лет. Ирония в том, что радиационная онкология, которую ее открытие принесло медицине, унесла и ее саму.
Сегодня тетради Марии Кюри с 1890-х годов и даже некоторые ее личные вещи по-прежнему опасно радиоактивны; в Национальной библиотеке Франции в Париже их хранят в свинцовых ящиках и желающие их изучить должны надеть защитную одежду и подписать отказ от претензий, связанных с риском. Период полураспада радия — 1600 лет: ее тетради будут продолжать светиться еще тысячи лет после ее смерти.
Научная династия: Наследие Марии Кюри продолжилось в ее дочери. Старшая дочь, Ирен Жолио-Кюри, вместе с мужем Фредериком Жолио открыла искусственную радиоактивность и получила Нобелевскую премию по химии в 1935 году — спустя год после смерти матери. Так семья Кюри собрала беспрецедентные в истории науки пять Нобелевских премий (Мария 2, Пьер 1, Ирен + Фредерик 1 и связанные работы зятя). Ирен, как и мать, умерла от болезни, связанной с радиацией, — лейкоза — в 1956 году. Два поколения женщин-ученых разделили и триумф, и цену одного и того же невидимого излучения.
Приход радия и лучевой терапии в Турцию
Радиоактивность и медицинское использование радия пришли в османскую медицину и медицину ранней Республики в первой половине 20 века. Институциональное становление современной лучевой терапии в Турции сопровождало достижения Республики в здравоохранении: в университетских больницах Стамбула и Анкары сначала установили радиевые трубки, затем (с середины 20 века) аппараты с кобальтом-60 и линейные ускорители. История Турецкого общества радиационной онкологии составляет профессиональную основу этого развития.
В современной онкологической практике радиационная онкология — один из трех основных столпов лечения рака наряду с хирургией и медицинской онкологией. Послеоперационная адъювантная лучевая терапия при раке молочной железы, брахитерапия при раке шейки матки, радионуклидная терапия ⁱⁿ⁷⁷Lu-PSMA при раке простаты — все это прямое наследие Марии Кюри, кипятившей тонны камня в парижском сарае в 1898 году. Присутствие радиационного онколога за столом современного междисциплинарного консилиума — сегодняшнее продолжение этой линии длиной в 125 лет.
☢ РОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ РАДИАЦИОННОЙ ОНКОЛОГИИ
🔍 СВЕДЕНИЯ, ПРОВЕРЕННЫЕ В ЭТОЙ СТАТЬЕ
- Мария Склодовская-Кюри: 7 ноября 1867, Варшава (Польша под российской оккупацией) — 4 июля 1934, Пасси, Франция (апластическая анемия). Полное имя: Мария Саломея Склодовская.
- Образование: Варшавский «Летучий университет» (тайное подпольное обучение); 1891 — парижская Сорбонна; 1893 — диплом по физике, 1894 — по математике.
- Пьер Кюри: Брак в 1895 году. Гибель под конной повозкой в Париже 19 апреля 1906 года (в возрасте 46 лет).
- Беккерель: 1896 — наблюдение самопроизвольного излучения урана (радиоактивности).
- Термин "radioactivité": Мария Кюри, апрель 1898.
- Полоний и радий: Открыты в 1898 году из урановой смолки (уранинита). Полоний назван в честь родины Марии — Польши.
- Выделение чистого радия: 1902, 0,1 грамма чистого хлорида радия; атомный вес 226. Остатки урановой руды из шахты Иоахимсталь (сегодня Яхимов, Чехия).
- Нобелевская премия по физике 1903: Беккерель + Пьер Кюри + Мария Кюри. Пьер заявил, что не примет премию без включения Марии. Мария — первая женщина, получившая Нобелевскую премию.
- Профессорская кафедра в Сорбонне: 1908, кафедра Пьера; первая женщина-профессор Сорбонны.
- Нобелевская премия по химии 1911: Мария Кюри единолично; открытие радия и полония, выделение радия. Первый человек, получивший Нобелевские премии в двух разных научных областях. Награда вручена на фоне скандала Ланжевена; Мария присутствовала на церемонии.
- Институт радия: 1914 — Париж (затем 1932 — Варшава). Андре Дебьерн, верный помощник и преемник Марии.
- "Petites Curies": Передвижные рентгеновские установки Первой мировой войны; Мария сама водила машину на фронт и работала с дочерью Ирен.
- Первое лечение рака радием: Уже в 1899 году сообщение о лечении злокачественной опухоли кожи радиоактивным источником.
- Тетради: Все еще радиоактивны, хранятся в свинцовых ящиках (период полураспада радия ~1600 лет).
- Ирен Жолио-Кюри: 1935 — Нобелевская премия по химии (искусственная радиоактивность, с мужем Фредериком Жолио); умерла от лейкоза в 1956 году.
Рождение лучевой терапии: от рентгеновских лучей до кобальтовой бомбы, смелые и опасные первые годы раннего радиационного лечения
Рентген открыл рентгеновские лучи (день 81), Кюри — радий (день 82); но превратить эти невидимые лучи в контролируемое лечение рака — отдельная история. С 1896 года врачи стали применять рентгеновские лучи и радий ко всему, от рака кожи до глубоких опухолей, — зачастую не зная дозы, без защиты, методом проб и ошибок. Этот смелый, но опасный период принес и первые излечения рака, и трагические лучевые повреждения. Открытие принципа фракционирования (разделенного введения излучения), работы Рего и Кутара в Париже и, наконец, появление «бомб» с кобальтом-60 и линейных ускорителей в середине 20 века превратили лучевую терапию из слепой смелости в точную науку. В день 83 мы рассмотрим эти родовые муки радиационной онкологии.
Примечание автора: Слова, приписываемые Марии Кюри в этой статье, представляют собой концептуальные адаптации, составленные по ее текстам и выступлениям; самое известное высказывание "В жизни нет ничего, чего следует бояться, есть только то, что нужно понять" широко приписывается ей, хотя точная формулировка немного различается в разных источниках. Скандал Ланжевена — эпизод, честно рассматриваемый в биографиях Марии Кюри; здесь он изложен уважительно, в контексте предубеждений эпохи против женщин и иммигрантов. В ранний период медицинского использования радия, когда его опасность была неизвестна, на рынке появлялись опасные потребительские продукты вроде «радиевой воды» и «косметики с радием» — этот трагический период (особенно история «Radium Girls», работниц, наносивших радиевую краску на циферблаты часов) может быть рассмотрен позднее в отдельном дне о радиационной безопасности. В день 83 будет рассмотрено рождение лучевой терапии, а в следующих выпусках — подробно радиационная безопасность и история «Radium Girls».
Источники и дальнейшее чтение
- Curie M. Recherches sur les substances radioactives (докторская диссертация). Paris: Faculté des Sciences de Paris, 1903. (Основополагающая оригинальная работа о радиоактивности.)
- Curie M. Traité de Radioactivité. Paris: Gauthier-Villars, 1910. (Классическое всестороннее исследование радиоактивности.)
- Curie E. Madame Curie: A Biography. New York: Doubleday, 1937. (Классическая биография, написанная дочерью Эвой Кюри.)
- Quinn S. Marie Curie: A Life. New York: Simon & Schuster, 1995. (Современная подробная биография.)
- Goldsmith B. Obsessive Genius: The Inner World of Marie Curie. New York: W.W. Norton, 2005.
- The Nobel Foundation. Marie Curie — Nobel Prize in Physics 1903; Nobel Prize in Chemistry 1911. nobelprize.org. (Официальные нобелевские записи и биография.)
- Mould RF. Marie and Pierre Curie and Radium: History, Mystery, and Discovery. Medical Physics 1999;26(9):1766-1772.
- Mould RF. A Century of X-rays and Radioactivity in Medicine. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1993. (Век рентгеновских лучей и радиоактивности в истории медицины.)
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner, 2010. (Глава о рождении радиационной онкологии; турецкое издание: İmparatorluğun Kralı, издательство Domingo.)
- Marie Curie (1867-1934): Twice Nobel Laureate and Her Enduring Legacy in Radiation Medicine. PubMed Central обзор. (Ее непреходящее наследие в радиационной медицине.)
- Турецкое общество радиационной онкологии (TROD). Обзор истории радиационной онкологии в Турции. (Развитие радия и лучевой терапии от Османской империи до Республики.)
Эта статья — день 82 серии «История рака за 365 дней». Открытие радиоактивности и радия Марией Кюри — краеугольный камень современной радиационной онкологии (лучевая терапия, брахитерапия/Кюри-терапия, ядерная медицина и радиофармацевтическое лечение). Вместе с открытием рентгеновских лучей Рентгеном (день 81) радиация стала основой диагностики рака (визуализация), лечения рака (лучевая терапия) и, трагически, радиационно-индуцированных раков и болезней; эта тройственная природа находится в этическом и техническом центре радиационной науки. Смерть Марии Кюри от связанной с облучением апластической анемии и ранние радиационные трагедии, такие как «Radium Girls», привели к возникновению современной науки радиационной безопасности (радиобиология, пределы доз, принцип ALARA). Эта чувствительная тема изложена сбалансированно для информирования читателей, испытывающих тревогу по поводу радиации. В современной онкологической практике радиационная онкология — один из трех основных столпов лечения рака наряду с хирургией и медицинской онкологией. Статья написана с популярно-исторической точки зрения и не содержит указаний по медицинскому лечению. Все даты, биографические и научные сведения в статье проверены по биографии Эвы Кюри 1937 года, биографиям Quinn 1995 и Goldsmith 2005, официальным материалам Nobel Foundation, исследованиям истории медицины Mould 1993/1999, Britannica и современным академическим источникам.
Эта статья была полезна?
Ваш отзыв помогает нам улучшать материалы.
Комментарии читателей
Оставьте комментарий
Ваше имя и комментарий публикуются только после одобрения администратором. Ваш адрес электронной почты никогда не показывается посетителям.
Будьте первым, кто оставит комментарий.