Physik - Kaleidoskop

Ultraviolettstrahlung 430
Bereich Wellenlänge
UV-A 320–400 nm Lange Wellen gelangen bis zur Lederhaut und bewirken
Biologische Wirkung
• direkte Pigmentierung (Konformationsänderung des Melanins) – nur Stunden anhaltende, kurzfristige Bräune, kaum
Lichtschutz;
UV-B 280–320 nm Kurze Wellen
• Schädigung der Kollagene – die Haut verliert Spannkraft und altert frühzeitig;
• hohes Melanomrisiko durch Bildung freier Radikale;
• sind jedoch gering erythem (Sonnenbrand erzeugend).
• bewirken in der Oberhaut ca. 72 Stunden verzögert Bildung von Melanin – „indirekte Pigmentierung“, „verzögerte“,
langfristige Bräunung (vgl. Hautfarbe) mit echtem Lichtschutz;
• dringen jedoch auch tiefer, mit stark erythemem Effekt (Sonnenbrand);
• führen zur Bildung des anti-rachitischen Cholecalciferol (Vitamin D 3 ) in der Haut; da Vitamin D 3 im eigentlichen
Sinne aber ein Hormon ist, welches durch UV-B produziert wird, kommt der UV-B-Strahlung selbst Vitamincharakter
zu. In dieser Rolle ist UV-B nicht nur lebensnotwendig, es wirkt auch vorbeugend gegen Krebs, auch gegen
Hautkrebs. [3] Es gibt Forscher, die behaupten, dass auf jeden, der an sonnenbedingtem Hautkrebs gestorben ist, 30
Menschen kommen, die durch Vitamin D vor dem Krebstod bewahrt werden. [4]
UV-C 100–280 nm Sehr kurzwellig, gelangt nicht bis zur Erdoberfläche, Absorption durch die obersten Luftschichten der Erdatmosphäre,
unterhalb etwa 200 nm durch Photolyse des Luftsauerstoffs ozongenerierend.
UV-C-Strahlung (vor allem die bei niedrigem Dampfdruck, mit hoher Ausbeute (30–40 %) der angelegten elektrischen
Leistung anregbare Emissionslinie des Quecksilberdampfs bei 253,652 nm) findet in der physikalischen
Entkeimungstechnik eine technische Anwendung (siehe auch Quecksilberdampflampen). Während bei 280 nm
(Absorptionsmaximum der meisten Proteine) die darin eingebaute Aminosäure Tryptophan die ultraviolette Strahlung
absorbiert, werden bei 265 nm Nukleinsäuren am stärksten geschädigt. Bei etwa 245 nm absorbieren vor allem die
Nukleinsäuren, während Proteine hier ein relatives Absorptionsminimum zwischen dem Absorptionsmaximum um 280 nm
durch aromatische Aminosäuren (Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin) und der Absorption durch die Peptidbindung
zwischen den einzelnen Aminosäuren (Maximum bei etwa 220 nm) zeigen. Daher ist bei 253,7 nm (Primärstrahlung der
Niederdruck-Quecksilberdampfentladung) auch die Bestrahlung von Proteinlösungen (z. B. Tierseren für die Zellkultur)
zur Inaktivierung darin enthaltener Viren und Bakterien möglich.
UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 100 nm kommt im Sonnenlicht nur mit sehr geringer Intensität vor.
Die Schädigung hängt nicht nur von der Energie der UV-Strahlung ab, sondern auch von der Eindringtiefe und der
Zeit der Bestrahlung des Gewebes. Beispielsweise wird UV-C-Strahlung bei 253,7 nm durch verhornte Haut
praktisch schon an der Oberfläche vollständig absorbiert und ist daher weniger effektiv bei der Schädigung
tieferliegender Zellschichten als UV-B-Licht, das schwächer absorbiert wird und bis in diese eindringt. Ein durch
eine UV-C-Lampe versehentlich hervorgerufener Sonnenbrand klingt daher schon innerhalb eines Folgetages
vollständig ab.
Allerhöchste Vorsicht ist jedoch bei Exposition der Augen geboten. Ultraviolett führt zu Bindehautentzündung und
Trübung der Hornhaut. Daher muss zum Beispiel beim Lichtbogenhandschweißen eine Schweißblende benutzt
werden – kurzwellige UV-Strahlung kann sehr schnell zur Augenschädigung bis zur Erblindung führen. Durch
Lichtbögen und auch Funkenstrecken entsteht ein breites Spektrum intensiver UV-Strahlung, das bei ungeschützter
Anwendung (offen liegende Körperteile) bereits nach wenigen Minuten eine Verbrennung der Haut ähnlich einem
Sonnenbrand verursacht. Die Haut fühlt sich dabei „trocken“ an und fängt an zu „spannen“. Es treten Verbrennungen
1. Grades (Rötung) bis 2. Grades (Blasenbildung) auf.
Langzeitschäden wie Hautalterung, Hautkrebs oder Katarakt können auch auftreten, wenn die Erythemschwelle zwar
nicht überschritten wird, die Bestrahlung aber häufig erfolgt. Haut und Augen registrieren jede UV-Strahlung und
nicht nur diejenige, die über der Erythemschwelle liegt.
DNA-Schäden entstehen durch UV-Strahlung, wenn sich zwei benachbarte Thyminbasen kovalent miteinander
verbinden, sodass sie ein Thymindimer bilden. Diese behindern die Replikation oder führen zu Mutationen. Mittels