Radioisotopos en Bioquimica y Medicina
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RADIOISOTOPOS EN BIOQUIMICA Y
MEDICINADr. Benjamín Paz Aliaga M.D., MSci. DMS
Profesor Principal de Bioquímica y Biología Molecular de la UCSM
Profesor Emérito de la UNSA
2009
TEMARIO(1)• Antecedentes
– Rayos X– Descubrimiento de la radioactividad– Radioactividad artificial
• Isótopos estables e isótopos radioactivos
• Tipos de radiación• Producción de compuestos
radioactivos
TEMARIO(2)• Desintegración radioactiva. Ecuación
y Cálculos• Actividad de un radioisótopo.
Unidades• Aplicaciones de los radioisótopos en
Bioquímica.• Aplicaciones de los radioisótopos en
medicina
EL DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS X INICIO EL ESTUDIO DE LOS
FENÓMENOS RADIOACTIVOS
• En 1895 el físico alemán Wilhelm Roentgen descubre los rayos X.
• Roentgen recibe en 1901 el primer Premio Nóbel que se otorgó en Física
SE DESCUBRE LA RADIOACTIVIDAD
• En 1896 el físico francés Henri Becquerel descubrió que las sales de uranio emitían una radiación espontáneamente,
SE ACUÑA EL TERMINO DE RADIOACTIVIDAD
• Pierre Curie y Marie Curie descubrieron el polonio y el radio que también emitía radiaciones penetrantes como el uranio en forma espontánea, en 1898
• Introdujeron el termino radioactividad para la capacidad de emitir radiaciones
EL PREMIO NOBEL DE FISICAEN 1903 FUE OTORGADO A LOS ESPOSOS CURIE Y
A BECQUEREL
QUIÉN ACOMPAÑA A MADAM CURIE ?
LA HIPOTESIS DE RUTHERFORD RESPECTO A LA RADIOACTIVIDAD
(1903)• Los elementos
radioactivos sufren transformaciones a otro elemento y al mismo tiempo emiten su radiación
• El proceso radioactivo ocurre a nivel subatómico
(PREMIO NOBEL DE QUIMICA EN 1908)
EN 1933 IRENE CURIE Y FREDERIC JOLIOT DESCUBRIERON LA RADIOACTIVIDAD
ARTIFICIAL
• En base al descubrimiento de la transmutación del nitrógeno y del ciclotrón, los esposos Curie-Joliot consiguieron hacer radioactivo al aluminio
(Premio Nóbel de Química en1935)
PRINCIPALES ISOTOPOS USADOS EN BIOQUIMICA
• Isótopo Condición EmisiónVida media física (mev )• 2H Estable• 3H Radioactivo Beta 12.1 años 0.018• 13C Estable• 14C Radioactivo Beta 5586 años 0.155• 15N Estable• 18O Estable• 24Na Radioactivo Beta y Gamma 15 horas 1.39• 32P Radioactivo Beta 14.2 días 1.71• 35S Radioactivo Beta 87 días 0.167• 45Ca Radioactivo Beta 64 días 0.254• 59Fe Radioactivo Beta y Gamma 45 días 0,46• 131I Radioactivo Beta y Gamma 8.1 día 0.335• mev = millón de electrón-volts
TIPOS DE RADIACION
Los isótopos radioactivos emiten 3 tipos de radiación:- Radiación alfa, constituida de núcleos de helio.
- Radiación beta , constituida de electrones o positrones
- Radiación gamma, es de naturaleza electromagnética
CAPACIDAD DE PENETRACION DE LAS PARTICULAS ALFA, BETA Y GAMMA
CAPACIDAD DE IONIZAR DE LAS RADIACIONES
• Radiación alfa : 10,000
• Radiación beta : 100
• Radiación gamma : 1
EMISION ALFA
Ra226
88Rn
222
86+ He + energía4
2
Po218
84
(α)
+ He + energía4
2
EMISIÓN ALFA
EMISION BETA (NEGATRÓN)
EMISION BETA (POSITRON)
P30
15 Si + e + energía30
14
+
REPRESENTACION GRAFICA DE LA ECUACION DEL DECAIMIENTO RADIOACTIVO
UNIDADES DE LA DESINTEGRACION RADIOACTIVA
• Curie : La cantidad de radioactividad que emite un gramo de radio
• 1 Ci = 3,7 X 10 dps
• 1 Ci = 2,22 X 10 dpm
• 1 mCi = 2,22 X 10 dpm
• 1 uCi = 2,22 X 10 dpm
10
12
9
6
FORMAS DE EXPRESAR LA ACTIVIDAD ESPECIFICA DE UNA MUESTRA RADIOACTIVA
• curies/ gramo ( Ci/g)• milicuries por miligramo ( mCi/mg)• milicuries por milimol (mCi/mmol)• microcuries por micromol (uCi/umol)• desintegraciones por minuto por milimol (dpm/mmol). Cuentas por minuto por micromol (cpm/umol)
TABLA DE DECAIMIENTO PORCENTUAL DEL I-131
día factor día factor– 0 1.00 11 0.39– 1 0.92 12 0.36– 2 0.84 13 0.33– 3 0.77 14 0.30– 4 0.71 15 0.28– 5 0.65 16 0.26– 6 0.60 17 0.24– 7 0.55 18 0.22– 8 0.51 19 0.20– 9 0.46 20 0.18– 10 0.43 21 0.17
DETECTORES DE RADIOACTIVIDAD
• Detector Geiger– Tienen una cámara de ionización– Detectan radiación gamma– Poca eficiencia para radiación beta
• Detectores de centelleo– Pueden ser de centelleo líquido y planos– Eficientes para radiación beta y gamma– Pueden detectar simultáneamente 2 radioisótopos– Su eficiencia es muy superior al Geiger
APLICACIONES DE LOS RADIOISÓTOPOS EN BIOQUIMICA
• Como trazadores y los experimentos que los usan, se pueden clasificar en:
– Marcaje de equilibrio– Marcaje de pulso– Marcaje de pulso-caza
FUNDAMENTO DEL RADIOINMUNOENSAYO
• H* + Anticuerpo > H*-Anticuerpo
• H*-Anticuerpo + H > H-Anticuerpo + H*
EL PREMIO NÓBEL DE MEDICINA DE 1977 FUE PARA LA DESCUBRIDORA DEL RIA
• Rosalyn Yalow recibió el Premio Nóbel de Medicina en1977 por haber descubierto el radioinmunoensayo
ALGUNAS APLICACIONES DE LOS
RADIOSOTOPOS EN EL DIAGNOSTICO DE ALGUNAS ENFERMEDADES
• Arsénico-74 : Localización de tumores cerebrales.• Cobalto-58 : Determinación de las cobalaminas• Fósforo-32 : Determinación del cáncer de piel• Hierro-59 : Velocidad de formación de hematies• Tecnesio-99: Diversas exploraciones diagnósticas• Yodo-131 : Diagnóstico de los estados funcionales de la
glándula tiroides• Sodio-24 : Detección de las obstrucciones circulatorias
USADOS EN MEDICINA TIPOS DE
TRAZADORES USADOS EN MEDICINA NUCLEAR
• A) Isótopos radioactivos
• B) Un isótopo radioactivo unido a un compuesto no radioactivo y que forma parte de la misma molécula
• C) Un isótopo radioactivo que se une a células del propio paciente
GENERADOR DE TECNESIO-99
ESQUEMA DE UN GENERADOR
ACTIVIMETRO
Caso Clínico
• IEP es una paciente de 38 años de edad, que meses después de su último embarazo, hace como 10 años, comenzó a presentar nerviosismo, palpitaciones y pérdida de peso, intolerancia al calor y temblor fino en sus extremidades.
• Al examen clínico se encontró una paciente delgada, de piel fina, sudorosa y caliente. Sus globos oculares estaban protruídos y la frecuencia del pulso estaba aumentada.
Caso Clínico ( II)
• Al examen de cuello se encontró un aumento en el tamaño de la glándula tiroides.
• Con estos datos, se le solicitó un estudio de captación tiroidea de yodo radioactivo a las 24 horas. El resultado obtenido demostró que el 92% del radioisótopo administrado por la boca era captado por el tiroides a las 24 hrs. Esta prueba se hizo utilizando 5 uCi de I-131.
Caso Clínico ( III)
• Diagnosticada como hipertiroidea, se le propuso a la paciente darle I-31 para el tratamiento, accediendo la paciente.
• Después de estimar el tamaño del tiroides por palpación y gamagrafía, se consideró 6 mCi de I-131 como dosis para el tratamiento.
• A los seis meses de administrado el tratamiento, la paciente mejoró notablemente tanto clínicamente como en sus exámenes de laboratorio.
TUBO DE DETECCION EXTERNA
CAMARA GAMMA
CAMARA GAMMA
SPECT DE PERFUSION CEREBRAL
GAMAGRAFIA TIROIDEA
CASO CLINICO
• Paciente de 58 años de edad de sexo masculino que desde hace algunos meses se quejaba de dolor en la espalda y que de pronto presentó un episodio de hematuria.
• El examen clínico resultó normal excepto que al tacto rectal se encontró la próstata dura y presentando masa nodulares.
CASO CLINICO (CONTINUACIÓN)
• Se le indicó una gamagrafía osea y dio las imágenes que fueron interpretadas como metástasis múltiples en huesos del cáncer de próstata.
• Con este diagnóstico el paciente fue tratado con radioterapia en forma externa y además se le implantó quirúgicamente material radioactivo el la próstata.
• El paciente mejoró de sus molestias y pudo vivir por algunos años más.
GAMMAGRAFIA OSEA
RENOGRAMA