La technologie de stérilisation des rayonnements détruit les structures ADN et cellulaires des bactéries et des micro-organismes utilisant des ondes électromagnétiques avec une énergie beaucoup plus élevée que le rayonnement ultraviolet. Cette technique est devenue indispensable pour la stérilisation dans divers domaines, notamment des dispositifs médicaux (par exemple, des seringues jetables, des cathéters, des articulations artificielles), des produits pharmaceutiques (par exemple, des matières premières, des greffes de tissu) et des produits alimentaires (par exemple, inhibition de la poussée de Sprout dans les pommes de terre).
Traditionnellement, il a été cru que l'efficacité de la stérilisation des radiations dépend uniquement de la dose d'irradiation totale. Cependant, cette hypothèse a maintenant été contestée par une équipe de recherche dirigée par le professeur Matsumoto et le professeur agrégé Iwata à l'Université de Nagoya City.
Dans leur étude, l'équipe a varié considérablement le taux de dose de rayons X tout en gardant la dose d'irradiation totale constante, en utilisant Escherichia coli comme organisme modèle. Les résultats ont révélé des différences frappantes en fonction de l'environnement nutritionnel des bactéries:
(a) Dans un environnement pauvre en nutriments, l'irradiation à long terme à un taux de dose faible (c'est-à-dire les rayons X à faible intensité) était plus efficace que l'irradiation à court terme à un taux de dose élevé.
(b) Inversement, dans un environnement riche en nutriments, l'irradiation à court terme à un taux de dose élevé a atteint plus de dix fois l'efficacité de stérilisation par rapport à l'irradiation à long terme à un faible taux de dose.
Ces résultats ont été analysés en outre en utilisant des équations différentielles stochastiques – un outil mathématique de pointe, ce qui permet une compréhension quantitative des mécanismes par lesquels le rayonnement endommage les structures bactériennes et cellulaires.
Cette recherche fournit non seulement une base scientifique pour optimiser les protocoles de stérilisation et de désinfection à l'aide de rayonnement, mais introduit également un nouveau cadre pour la conception de stratégies d'irradiation qui peuvent éliminer sélectivement les cellules de lésions proliférant rapidement (par exemple, les cellules cancéreuses) tout en minimisant les dommages aux tissus sains. Ces idées sont très prometteuses pour le développement de radiothérapies plus sûres, plus efficaces et adaptées aux patients en utilisant des rayons X et des faisceaux de protons.
