Radioisotopi

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Radioisotopi
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Biologia
I radioisotopi
I radioisotopi (o radionuclidi), sono dei
nuclidi instabili che decadono emettendo
energia sottoforma di radiazioni, da qui il
loro nome.
Essi sono isotopi radioattivi, cioè dei
radionuclidi di uno stesso elemento chimico.
Decadimento nucleare
Gli elementi “instabili” emettono energia
per poter raggiungere uno stato “stabile” .
Il meccanismo di emissione di energia varia da
caso a caso:
•
•
•
•
•
rottura del nucleo
emissione di onde elettromagnetiche
emissione di elettroni
emissione di particelle alpha
emissione di neutroni.
Scoperta della radioattività
Nel 1896 Henri Becquerel notò che una lastra
fotografica s'anneriva se posta nelle vicinanze di
un minerale contenente composti dell'uranio.
[emissione spontanea di energia]
Nel 1899 Pierre e Marie Curie riuscirono ad
estrarre dal minerale la sostanza radioattiva
responsabile: il radio.
La radioattività
La radioattività è il fenomeno per cui alcuni
nuclei, non stabili, si trasformano in altri
emettendo particelle.
Questo fenomeno può avere origine sia
naturale sia artificiale.
Gli effetti della radioattività
Le radiazioni prodotte dai radioisotopi
interagiscono con la materia con cui
vengono a contatto, trasferendovi energia.
Gli effetti possono essere irrilevanti o più o
meno dannosi, a seconda della dose di
radiazioni ricevuta e del tipo di radiazioni.
Misurazione della radioattività
Inizialmente l’unità di misura della radioattività
era il Curie (Ci), definita come la quantità di
radioattività presente in un grammo di radio.
In seguito fu usato il Becquerel (Bq). Un Bq
corrisponde ad una disintegrazione al
secondo.
Tipi di emissioni
La radioattività consiste nella capacità di questi
elementi di emettere spontaneamente radiazioni
di tre tipi:
α
γ
β
Radiazioni
α
Le radiazioni α recano con sé due cariche
positive. Esse tra le particelle, sono le meno
penetranti e ionizzano molto facilmente i gas.
Particella α
• Vengono arrestate da una laminetta di
alluminio dello spessore di 0.06 mm, da
un foglio di carta e dallo strato basale
dell’epidermide;
• Con una maggiore potenza possono
penetrare nella pelle;
• Un elevato potere ionizzante: se emesse da
una sorgente interna al corpo umano possono
creare gravi danni.
Radiazioni
β
Le radiazioni β sono particelle che recano
con sé una carica negativa. Sono più
penetranti delle particelle α, ma ionizzano
i gas in minor misura di queste ultime.
Particella β
•Debole potere penetrante. Non superano:
-una barriera dello spessore di 5 mm
di alluminio o 2,5 cm di legno
-oltre un centimetro nella pelle
•Pericolosità: limitata se emesse da una
sorgente esterna al corpo. Sono dannose se la
sorgente è interna.
Radiazioni
γ
Le radiazioni γ sono prive di carica elettrica
e hanno natura ondulatoria come la luce.
Il loro potere penetrante è assai elevato,
tanto da poter attraversare notevoli
spessori di piombo o altri metalli.
Particella γ
•Energia: la loro energia è proporzionale alla
frequenza;
•Potere penetrante forte : 100 volte maggiore
dei raggi β;
•I raggi γ sono onde elettromagnetiche. La loro
lunghezza d’onda (l) e‘ compresa tra 10-11 e 10-14 m.
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Medicina
Medicina
Gli isotopi radioattivi ormai sono usati molto
frequentemente nell’ambito della
medicina.
Alcuni esempi sono:
• lo iodio-131 per uso terapeutico in
endocrinologia riguardo l’ipertiroidismo;
• Il tallio-201 per la diagnostica del
miocardio.
Apparecchiature che utilizzano la
radioattività
L’esame chiamato PET dall’acronimo Positron
Emission Tomography, ovvero Tomografia
a emissione di positroni, usa composti
radioattivi e visualizza il decadimento di
queste molecole radioattive, che libera
positroni che a loro volta scontrandosi,
producono radiazioni gamma.
L’esame denominato SPECT, usa composti
radioattivi che emettono direttamente
radiazioni gamma. Esso viene utilizzato
per scoprire le malattie neurodegenerative
e confermare la loro diagnosi.
La risonanza magnetica (RM) non ha
alcuna controindicazione seguente al
trattamento poiché utilizza campi magnetici.
Grazie a essa è possibile far luce su tutti i
processi che comportano un’alterazione
strutturale del tessuto nervoso come accade
nelle ischemie.
La Medicina Nucleare
La medicina nucleare usa elementi o
composti radioattivi in vivo o in vitro allo
scopo di conseguire finalità diagnostiche,
terapeutiche o di ricerca.
I principali radioisotopi utilizzati in
medicina nucleare
• Tecnezio-99m: viene impiegato in vivo,per
scintigrafie scheletriche, epatiche, renali,
celebrali;
• Fluoro-18: usato in vivo, per
visualizzazione scintigrafica in campo
oncologico, cardiologico e neurologico;
• Cobalto-60: in vivo, usato nella
radioterapia dei tumori (bomba al
cobalto).
I radiofarmaci
Le caratteristiche di un radiofarmaco sono:
• emissione monoenergetica di sole
radiazioni gamma;
• breve tempo di dimezzamento;
• trasformazione in un nuclide stabile;
• alta attività specifica;
• alta purezza radionuclidica;
•
•
•
pronta disponibilità;
basso costo di produzione;
proprietà chimiche che permettono di
legarsi facilmente a molecole di interesse
biologico.
Biologia
I biologi spesso usano i traccianti radioattivi
per seguire le trasformazioni chimiche
subite dalle molecole negli organismi.
Per esempio i ricercatori hanno immesso nel
diossido di carbonio (CO2), l’isotopo
radioattivo 14C in modo tale da tracciare i
vari percorsi all’interno delle piante fino a
diventare glucosio.
Archeologia Paleontologia
In questo ambito vengono usati dei metodi
radiochimici per determinare l’età assoluta
dei reperti, che si basano sul periodo di
decadimento radioattivo dei vari isotopi.
Industria
Il laser che sfrutta la potenza degli isotopi
radioattivi viene usato per esempio nel
ramo delle telecomunicazioni, attraverso le
fibre ottiche.
Questo strumento viene usato anche come
elemento di lettura dei lettori CD; in più
esso viene usato per tagliare o saldare
lamiere di metallo anche di elevati
spessori.
Marco Mencarelli 3°C