با پدر پزشکی هسته‌ای جهان آشنا شوید

وی که به دلیل فعالیت‌هایش بر روی عناصر رادیواکتیو و توسعه ردیاب‌های رادیواکتیو مشهور است، اولین کسی بود که مشاهده فرآیند‌های زیستی موجودات زنده را ممکن کرد.

به گزارش ایسنا، در آغاز قرن بیستم، تحقیقات در مورد فرآیند‌های فیزیولوژیکی و آناتومیکی در جریان بود. سوالات اساسی در مورد نحوه عملکرد سیستم عصبی، نقش باکتری‌ها در بیماری و همچنین درک ما از سیستم ایمنی مورد بررسی قرار می‌گرفت.

اما درک دانشمندان از عملکرد درونی بدن هنوز محدود بود. موجودات زنده فقط در مراحل اولیه درک می‌شدند و دانش لازم در مورد آناتومی و پزشکی در بیشتر موارد از طریق تشریح پس از مرگ به دست می‌آمد.

با ظهور دستگاه اشعه‌ایکس در سال ۱۸۹۵، توانایی ما برای نگاه کردن به داخل بدن به شدت تغییر کرد. با این حال، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار داشت و تنها تصاویری خلاصه البته مهم از آنچه در جریان بود ارائه می‌کرد. توانایی مشاهده فرآیند‌های زیستی در لحظه بدون ایجاد اختلال در آن‌ها یا ایجاد هرگونه آسیب هنوز به واقعیت تبدیل نشده بود.

اما همه این‌ها با ظهور ردیاب‌های رادیویی، که در دهه ۱۹۲۰ توسط جورج دی هیوسی توسعه یافت، تغییر کرد. این ردیاب‌ها عناصر رادیواکتیوی بودند که می‌توانستند از طریق فرآیند‌های شیمیایی و زیستی مختلف بررسی شوند و به دانشمندان این امکان را می‌دادند تا درک عمیق‌تری از نحوه عملکرد موجودات به دست آورند.

شروعی پر از چالش

دی هیوسی در روز یکم ماه اوت سال ۱۸۸۵ در بوداپست مجارستان در یک خانواده اشرافی به دنیا آمد. با توجه به ثروت و موقعیت خانواده‌اش، دسترسی آسانی به امکانات تحصیلی داشت و پیش از دریافت مدرک دکترا از دانشگاه فرایبورگ در سال ۱۹۰۸، تحصیل در رشته‌های فیزیک و ریاضیات را در بوداپست و برلین به پایان رساند.

پس از فارغ التحصیلی، دی هیوسی مدتی را در تعدادی از موسسات اروپایی گذراند و با دانشمندانی مانند فریتز هابر (Fritz Haber) در برلین، ارنست رادرفورد (Earnest Rutherford) در منچستر و کاسیمیر فاجان (Kasimir Fajan) در کارلسروهه همکاری کرد و سپس در سال ۱۹۲۰ اقامت خود در کپنهاگ را آغاز کرد.

در طول این مدت، او در حال بررسی یک حوزه تحقیقاتی جدید به نام شیمی هسته‌ای بود که بر تبدیل عناصر از طریق واپاشی رادیواکتیو و ویژگی‌های اساسی که تعیین کننده پایداری و خواص عناصر مختلف و ایزوتوپ‌های آن‌ها بود، تمرکز داشت.

دی هیوسی پیش‌تر نیز در این زمینه تجربه داشت. در طول اقامت در منچستر در سال ۱۹۱۱، جایی که او به عنوان محقق فوق دکترا برای رادرفورد کار می‌کرد، از او خواسته شد تا سرب رادیواکتیو (۲۱۰ Pb) را از مخلوطی ترکیب شده با سرب غیر رادیواکتیو استخراج کند.

پس از دو سال تلاش و شکست، دی هیوسی موفق به انجام این کار نشد. او نتیجه گرفت که اگرچه جداسازی سرب رادیواکتیو از سرب پایدار غیرممکن است، اما توانایی اندازه‌گیری رادیواکتیویته در این مخلوط را دارد و آن را به یک «ردیاب» عالی برای تجزیه و تحلیل شیمیایی تبدیل کرد.

او از این نظریه برای اولین بار به طور غیر رسمی برای گرفتن مچ صاحبخانه‌اش استفاده کرد. دی هیوسی معتقد بود که او گوشت باقی مانده از غذا‌های قبلی را برای شام سرو می‌کند و او به عنوان یک دانشمند، با استفاده از ابزاری که در دست داشت، شروع به تحقیق کرد.

یک روز عصر، پس از پایان شام، او مقداری از مخلوط سرب را به باقی مانده‌های بشقابش اضافه کرد و به ظاهر آن را دور ریخت. وقتی چند روز از او پذیرایی شد، الکتروسکوپ خود را برای تجزیه و تحلیل غذای «جدید» روی میز آورد و متوجه شد که عناصر رادیواکتیو هنوز در ظرف وجود دارد. این شک او را تایید کرد و در حالی بود که صاحبخانه او را به انجام «جادو» متهم می‌کرد.

دی هیوسی پس از آغاز اقامتش در منچستر، به مؤسسه تحقیقات رادیوم در وین رفت و در آنجا دوستش فردریش آدولف پانت (Adolf Paneth) را یافت که مستقلا روی همین مشکل کار می‌کرد.

این زوج به طور مشترک یافته‌های خود را در سال ۱۹۲۳ در مورد جدایی ناپذیری سرب رادیواکتیو از سرب غیر رادیواکتیو و همچنین استفاده از مخلوط به عنوان ردیاب نشانگر رادیویی منتشر کردند که از آن برای تجزیه و تحلیل حلالیت سولفید سرب و کرومات سرب استفاده می‌شد. در طول دهه بعدی، دی هیوسی مقالات متعددی را در مورد روش‌های ردیابی رادیویی منتشر کرد که اغلب پانت نیز در آن‌ها همکاری داشت.

اصل ردیاب

پس از جنگ جهانی اول و دوره انقلاب سیاسی و ضدانقلاب در پرتو فروپاشی امپراتوری اتریش-مجارستان، دولت فاشیستی در مجارستان تازه استقلال یافته بود و شروع به سلب حقوق تمامی شهروندان یهودی از جمله برکناری آن‌ها از مشاغل و موقعیت‌ها در جامعه آن زمان کرده بود و دی هیوسی که در آن زمان در دانشگاه بوداپست کار می‌کرد، متعاقبا اخراج شد.

او در سال ۱۹۲۰ به کپنهاگ نقل مکان کرد تا به دعوت نیلز بور (Niels Bohr) در موسسه تازه تاسیس فیزیک نظری کار کند. در آن جا، در سال ۱۹۲۳، همراه با فیزیکدان هلندی، دیرک کاستر (Dirk Coster)، عنصر رادیواکتیو گمشده موسوم به «عنصر ۷۲» را کشف کردند که آن را هافنیوم (hafnium) نامیدند که نام لاتین کپنهاگ بود که این عنصر در آن کشف شد.

در همان سال، دی هیوسی همچنین شروع به استفاده از ردیاب‌های هسته‌ای خود برای مطالعه فرآیند‌های متابولیک در گیاهان و حیوانات کرد که اولین آزمایش‌ها شامل انتقال سرب رادیواکتیو در گیاهان لوبیا بود. او دریافت که توزیع سرب رادیواکتیو را می‌توان در ساقه، ریشه و برگ‌های گیاه دنبال و اندازه‌گیری کرد و به این ترتیب برای اولین بار می‌توان فرآیند‌های زیستی زنده را در لحظه واقعی مشاهده کرد.

یافته‌های او در مورد «اصل ردیاب» در سال ۱۹۲۳ منتشر شد و توجه زیادی را به ویژه در جامعه پزشکی به سمت خود برانگیخت. با این حال، در آن زمان کاربرد محدودی در پزشکی داشت، زیرا تنها ایزوتوپ‌های رادیویی موجود یعنی سرب بسیار سمی بودند و با سیستم‌های زنده سازگار نبودند.

برای حل این مشکل، دی هیوسی، با همکاری سوند لومهولت (Svend Lomholt) متخصص پوست دانمارکی و شیمیدان جنز کریستینسن (Jens Christiansen)، به دنبال یک جایگزین زیست سازگار بودند.

لومهولت با عنصر بیسموت به عنوان درمانی برای سیفلیس کار می‌کرد، اما در آن زمان مشخص نبود که نحوه عملکرد آن برای درمان بیماری چیست و چگونه در بدن جذب می‌شود. دی هیوسی و کریستینسن اولین کاربرد ردیاب‌های هسته‌ای را در یک حیوان زنده در سال ۱۹۲۴ نشان دادند که گردش ایزوتوپ بیسموت ۲۱۰ Bi در خرگوش را پس از تزریق عضلانی دارو‌های ضد سیفلیس ردیابی کرد.

در طول دهه‌های بعد، با کشف ایزوتوپ‌های بیشتر، اصل ردیاب اصلاح شد و زمینه پزشکی هسته‌ای را پایه‌گذاری کرد.

مهاجرت

در سال ۱۹۲۶، دی هیوسی در دانشگاه آلبرت لودویگ در فرایبورگ، آلمان، کرسی استادی گرفت. با این حال، پس از هشت سال دیگر، او دومین مهاجرت خود را در سال ۱۹۳۴، پس از به قدرت رسیدن نازی‌ها آغاز کرد. او دوباره به کپنهاگ گریخت و در کنار بور که به تعدادی از محققان در اروپا پناهنده شده بودند، کمک می‌کرد، اقامت کرد. بور به آن‌ها پناه می‌داد یا به سازماندهی عبور آن‌ها به ایالات متحده و بریتانیا کمک می‌کرد.

زمانی که نازی‌ها کپنهاگ را در سال ۱۹۴۳ تسخیر کردند، دی هیوسی جایزه نوبل فیزیکدانان آلمانی ماکس فون لائوه (Max von Laue) و جیمز فرانک (James Franck) را در تیزاب سلطانی (Aqua regia) حل کرد تا از تصرف آن‌ها توسط نازی‌ها جلوگیری کند. او پس از آن به استکهلم گریخت. در همان سال، جایزه نوبل شیمی سال ۱۹۴۳ را به دلیل فعالیت‌هایش در زمینه استفاده از ایزوتوپ‌ها به عنوان ردیاب در مطالعه فرآیند‌های شیمیایی دریافت کرد. با به تعویق افتادن مراسم اهدای نوبل، او به طور رسمی در سال ۱۹۴۴ این افتخار را دریافت کرد.

پس از پایان جنگ جهانی دوم، دی هیوسی برای مدت کوتاهی به کپنهاگ بازگشت و طلا را از محلولی که برای «پنهان کردن» جوایز نوبل آلمانی‌ها استفاده کرده بود، استخراج کرد. او طلای به دست آمده را به آکادمی سلطنتی سوئد بازگرداند، و در آن جا از مواد اولیه آن برای ساخت دو مدال جدید برای لائو و فرانک استفاده شد.

پس از آن، دی هیوسی به استکهلم بازگشت و در آنجا در مؤسسه شیمی آلی در دانشگاه استکهلم کار کرد. او در سال ۱۹۶۱ در فرایبورگ درگذشت.

یک میراث ماندگار

دی هیوسی علاوه بر دریافت جایزه نوبل در سال ۱۹۴۳، جوایز، تقدیرنامه‌ها و مدارک افتخاری متعدد دیگری نیز دریافت کرد که چهار مورد از آن‌ها دکترای افتخاری پزشکی بودند که نشان دهنده احترامی است که جامعه پزشکی برای او قائل بود.

کمک‌های مهمی که دی هیوسی انجام داد تنها محدود به حوزه نوظهور شیمی هسته‌ای نبود، بلکه زمینه‌های بسیاری را در بر گرفت و شاید مهم‌تر از همه، درکی عمیق‌تر از درون بدن و همچنین ابزاری اساسی برای تشخیص و درمان بیماری‌ها ارائه کرد.

هیوسی به دلیل سهم درخشان خود در نمایان کردن درون بدن، عنوان پدر پزشکی هسته‌ای را از آن خود کرده است.