Comprendere i danni provocati dalle radiazioni sulle cellule umane permette di sviluppare precauzioni e terapie. L’uomo, come qualunque corpo nell’Universo, è continuamente “attraversato” da radiazioni provenienti da sorgenti “esterne” o “interne”. Sono sorgenti esterne, ad esempio, i raggi cosmici, gli elementi radioattivi terrestri o le apparecchiature che generano radiazioni per la medicina e l’industria. Sorgenti interne sono invece gli elementi radioattivi presenti nei tessuti biologici.
A queste esposizioni alle radiazioni si aggiungono quelle derivanti dalle attività professionali (trattamento di materiali radioattivi per metodiche di medicina nucleare o industriali, indagini di diagnostica e/o terapia medica, voli aerei e missioni spaziali) o dagli incidenti cosiddetti “nucleari” (“fughe di materiale radioattivo”).

Spesso si pone il quesito sul livello al quale le radiazioni diventano nocive. Per capire gli effetti delle radiazioni sull’uomo è importante studiarne i meccanismi di interazione con la materia biologica.
Uno strumento molto potente per simulare l’esposizione ai vari tipi di radiazioni è costituito dagli acceleratori di particelle, capaci di fornire elettroni, ioni e, a seguito di reazioni nucleari, neutroni in un ampio intervallo di energie, nonché dai tubi a raggi X e dalle sorgenti radioattive che emettono raggi gamma e X.
Un modello biologico sperimentale largamente impiegato in questi tipi di studi è costituito da cellule (di mammifero) coltivate “in vitro”. Si chiama radiobiologia (dall’inglese radiation biology o radiobiology) la disciplina che si interessa a questo tipo di studi e, considerata la complessità dei fenomeni investigati, coinvolge aspetti e conoscenze interdisciplinari (in fisica, biologia, chimica ecc.). Bombardando le cellule coltivate “in vitro” con fotoni (raggi X o gamma) o radiazioni “corpuscolari” (elettroni, ioni ecc.) si può studiare l’entità del danno che queste radiazioni provocano. Quando una cellula viene irradiata, gli atomi delle molecole che la costituiscono vengono eccitati o ionizzati. In particolare, si ritiene che quando il Dna è colpito la cellula subisca un danno. Questo avviene sia nel caso in cui la radiazione agisca direttamente che quando la radiazione agisce attraverso i radicali liberi prodotti dall’interazione con le molecole d’acqua, di cui per circa l’80% è costituita la cellula.