Seminário Radionucídeos

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Seminário Radionucídeos

  1. 1.  A descoberta da radiação logo interessou a biologia e às ciências médicas.  Porquê?Imagens são reconstruídas apartir deprojeções de raios X;
  2. 2.  Os radioisótopos podem ser classificados em naturais e artificiais. A emissão radioativa altera a estrutura atômica do emissor pois modifica a composição e a energia do seu núcleo.
  3. 3.  Os isótopos que emitem radiação são chamados de radionuclídeos. Estes são instáveis e emitem radiação liberando o excesso de energia que possuem. Os principais elementos radioativos usados no tratamento de tumores são: césio-137, cobalto-60 e rádio-226.
  4. 4.  Kanadá (século 10 a.c), Democritus (século 5 a.c), Lavoisier e Dalton acreditavam que a matéria era formada por partículas maciças indivisíveis. Robert Boyle (1961) usou a expressão “elemento” para identificar a porção da matéria que não poderia ser decomposta em partes mais simples. Lavoisier diferenciou elemento de composto químico.
  5. 5.  Boltwood descobriu o iônio e mostrou que ele não poderia ser separado do tório por técnicas químicas. Em 1896 foi descoberta a primeira partícula subatômica, o próton, que formava os raios canais de Goldstein. 1897 Thomson descobriu o elétron.
  6. 6.  Rutherford, em 1911, mostrou que o átomo não era uma esfera maciça. Modelo do sistema solar. Esse modelo apresentou dois obstáculos.1- Não explicava as Bandas espectrais emitidas por átomos excitados, porque não admitia a teoria da mecânica quântica.2- Todo corpo acelerado deveria ganhar ou perder energia.
  7. 7. Niels Bhor (1913) ao lado de Rutherfordpropôs um novo modelo atômico. Noqual os elétrons giram em torno donúcleo,em órbitas circulares, ocupandoorbitais específicos. Ao ganhar energiaesses elétrons poderiam saltar paraorbitais mais externos.
  8. 8.  Einstein com sua teoria da relatividade acrescentou importantes conceitos aos modelos de Rutherford e Bohr. Explicou os achados espectroscópicos que revelaram ser os espectros constituídos por uma série de bandas largas.
  9. 9.  Sommerfeld idealizou órbitas elípticas para os elétrons ao invés das circulares de Bohr. Schrodinger propôs que os elétrons deveriam atuar como ondas, baseou-se na idéia do binômio partícula-onda proposto por De Broglie.
  10. 10.  No estudo dos radionuclídeos será adotado o modelo de Bohr.1. Praticamente toda a massa atômica está concentrada no núcleo e os elétrons girando em torno dele.2. O número de prótons será chamado de número atômico (Z).3. Massa atômica (A)= Prótons + nêutrons, é calculada tomando-se como referência a massa do carbono que é igual a 12.
  11. 11.  Cada elemento é ordenado de acordo com seu número atômico. Colunas são as famílias e elementos de um mesmo grupo apresentam propriedades químicas semelhantes.
  12. 12.  Em 1967, Niepce de Saint-Victor foi o primeiro a observar os efeitos das radiações nucleares, ele percebeu que uma emulsão de cloreto de prata era velada quando posta em presença de sais de urânio. Becquerel (1896) repetiu o experimento e descobriu a radioatividade do urânio.
  13. 13.  Em 1898 Pierre e Marie Curie descreveram o rádio e o polônio como elementos dotados de radioatividade natural.
  14. 14.  Rutherford concluiu que existiam dois tipos de radiações e denominou-as alfa e beta. Curie e Villard descobriram os raios gama, que não sofriam desvios quando submetidos a um campo elétrico.
  15. 15.  A emissão gama nunca é efeito primário, geralmente é precedida por uma emissão alfa ou beta. Rutherford analisando as partículas alfa mostrou que eram semelhantes ao núcleo do hélio. As partículas betas são constituídas por elétrons dotados de alta velocidade.
  16. 16. I 13153 78 , 131 representa a massa atômica A; 53 representa o número atômico Z; 78 A-Z que corresponde ao número de nêutros. 131I- Radionuclídeo iodo-131 em estado ionizado. 131I* Radionuclídeo iodo-131 com núcleo em estado excitado. 131I ou 131I0 Radionuclídeo iodo-131 em estado fundamental.
  17. 17.  Isótopos 125I, 126I, 127I, 128I, 129I, 130I, 131I são isótopos do iodo. Os radioisótopos ou radionuclídeos Decaimento ou transformação nuclear Instabilidade nuclear Isômeros
  18. 18. 14C --------------- + N6
  19. 19.  Estabilidade Nuclear: - Força Forte - Força Superforte - Força Fraca
  20. 20.  Núcleos instáveis que emitem energia e aumentam sua estabilidade. Desaparece o átomo-pai e forma-se o átomo-filho através. Emissão de energia sob a forma de radiações alfa e beta, acompanhada ou não por radiação gama.
  21. 21.  Z menor que 20 com Z=N são estáveis (Z/N =1). Ex: C14 onde Z/N= 1,33, quando perde um nêutron e se transforma em N14 torna-se estável. Linha de estabilidade. Não é possível saber qual o momento da transmutação, nem com qual núcleo irá primeiro ocorrer.
  22. 22. Radiação Símbolo Carga Faixa de Penetração Energia (MeV) Ar ÁguaAlfa α +2 3-9 3-9 cm 25-45 μmBeta Negativa β- -1 0-3 0-10 m 0-1 mmBeta Positiva β +1 0-3 0-10 m 0-1 mmNêutrons n 0 0-10 0-100 m 0-1 mGama γ 0 0,01-10 Até 100 m Até 10 cm
  23. 23.  Para Becquerel e para os Curie o Urânio e o Rádio eram fontes inesgotáveis de energia. Owen, Rutherford e Soddy (1988-1902) perceberam que alguns elementos perdiam sua capacidade de emitir radiação. Rutherford chamou isso de decaimento, e as reações intranucleares para que ele ocorra, de desintegração.
  24. 24.  A desintegração de uma população de átomos instáveis se dá de acordo com a equação: N = No . e-λ.t
  25. 25.  Quantidade de átomos que sofrem desintegração na unidade de tempo. Com o auxílio do cáuculo integral temos que: A = Ao . e-λ.t
  26. 26.  Bequerel (Bq) - SI 1 Bq = 1 dps Curie (Ci) 1 Ci = 3,7 x 1010 dps (equivale a 1g de rádio-226)
  27. 27.  Se e usarmos para t = t1/2 como consequência N = No/2, temos: No/2 = No .e-λ.t ln (1/2) = ln (.e-λ.t) ln 1 – ln 2 = - λ t1/2 ln e -ln 2 = - λ t1/2 ln 2 = λ t1/2 λ = ln 2/ t1/2 ou λ = 0,693/ t1/2
  28. 28.  Símbolos e Convenções: -Nas formas de decaimento radioativo são representadas inicialmente com o elemento-pai e termina com o elemento- filho. Decaimento com emissão:-de partículas negativas-( )-de partículas positivas – ( )-gama – ( ) Nível de energia: quantificado em MeV
  29. 29.  Geralmente acontece com elementos que possuem número atômico maior que 82. De grande interesse tende a se fixar nos ossos.
  30. 30.  O Decaimento do radionuclídeo Radio-226 transforma este em Radônio-222 que ser’a transformado em Chumbo-210 depois de sucessivas emissões de radiação. Essa emissão pode ocorrer com quatro energias diferentes. - 94,6%: 4,87 MeV - direto - 5,4%: o deixa excitado em 0,19 MeV por 0,3 ns - Ainda existem as energias 0,6 MeV e a,45 MeV.
  31. 31.  Outro caso é o do Polônio-214, onde ele se transforma em Chumbo-210 (99,9 %), com a emissão de uma partícula α1 com 7,686 MeV. Se ao invés da partícula α1for emitida uma partícula α2, com 6,904 MeV o núcleo fica excitado e logo ocorre uma emissão gama com 0,800 MeV e com isso o Polônio-214 transform-se em Chumbo-210.
  32. 32.  O tempo de meia-vida dos radionuclídios é inversamente proporcional à energia das partículas α emitidas – Rutherford.  As partículas α se propagam no ar em trajetórias quase retilíneas. À medida que as partículas α se propagam, elas perdem energia cinética por meio da colisão ou interação de campo elétrico ( excitação ou ionização).
  33. 33.  Câmara de Wilson Alguns elétrons podem ganhar energia bastante para produzir ionizações secundárias. “Straggling” : Ocorre no momento em que a partícula α atrai dois elétrons do meio e então sofre neutralização, após transferir sua energia a outras partículas ao interagir essas.
  34. 34. Três formas: Emissão de négatrons (β-) Emissão de pósitrons (β +) Captura de elétrons (EC)Importância na MEDICINA: Atuam como traçadores
  35. 35. Emissão de négatrons (β-) AX 0 AY + β- + νˉ + γ + Q z Z+1O elemento Y formado tem numero Atômico maioruma unidade.Há conversão de Nêutrons em Prótons:
  36. 36. A conversão dos Nêutrons em Prótons aumentam estabilidade do núcleo.Uma parte da energia de conversão é transportada pelo Antineutrino. Descoberta por Pauli, em 1931. Não possui carga elétrica Massa desprezível Difícil detecção
  37. 37. A emissão Gama pode ou não estar associada à emissão beta negativa. Toda energia retirada > não há emissãoInteração das partículas beta negativas: Ocorre devido a sua massa e carga elétrica. Ocorre com os núcleos ou eletróns dos átomos do meio.
  38. 38. Se ocorrer no núcleo pode ser: Elástica: há conservação da energia cinética Inelástica: há redução da energia cinéticaAtração para o interior do núcleo > cede toda a energia .Atração proximidades do átomo > desvio da trajetória.A quantidade de energia perdida depende do grau de desaceleração que sofre.
  39. 39. BREMSSTRAHLUNG
  40. 40. Propagação no AR: Interação com elétrons Excitação dos átomos do meio Deslocamento de elétrons das camadas K, L, M > produção de raios X característicos.
  41. 41. Emissão de Pósitrons Equação Geral AX0 AY + β+ + ν + γ + Q z Z-1Nota-se: Número de massa constante Numero atômico diminuído de uma unidade Presença de neutrinoConversão de Prótons em Nêutrons:
  42. 42. 1. Relação nêutrons/prótons desfavorável2. A conversão busca estabilizar o núcleo.Cada partícula β+ pode transportar um valor máximo de energia. Caso, dada partícula não alcance esse valor, o neutrino transporta essa diferença energética.É preciso lembrar !!Nêutron > próton : pode ser espontâneaPróton > nêutron : requer energia (ligações intranucleares.
  43. 43. Interação O pósitron é uma partícula efêmera, já que é uma antiparticula dos elétrons e, com eles, interage rapidamente, sofrendo ANIQUILAÇÃO. Aniquilação: Transformação da matéria e da antimatéria em energia eletromagnética. Essa energia aparece sob forma de dois fótons.
  44. 44. Por captura de elétron orbital125I e 55Fe Equação geral AX0 AY + ν + γ + Q z Z-1Núcleo captura e- > interação com próton para formação de nêutron. e- + p+ n + νNota-se: Redução do número atômico
  45. 45. Captura K 90 % dos elétrons são da camada KRetirada de um elétron : desequilíbrio da eletrosfera >> preenchimento do espaço >> salto de camadas >> emissão de raios X característicos.Esses raios emitidos excitam e- do meioElétrons de AUGER > e- ejetadosEfeito fotoelétrico interno – interação dos fótons com os elétrons orbitários.
  46. 46.  Princípio baseado na repulsão de dois corpos eletrizados com mesma carga Permite conhecer o sinal da carga elétrica de um corpo
  47. 47.  Versão moderna do Eletroscópio de folhas de ouro Mesmo princípio do E.F.O. Pode ser usado para ler doses de radiação (rad, Gy)
  48. 48.  Contém: Argônio, Hélio ou Neônio e mais um gás halógeno ou um orgânico como o metano ou o butano Ocorre uma redução de potencial entre os eletrodos que pode ser detectada
  49. 49.  Radiações alfa e beta + e – do Argônio Emissão de radiação ultravioleta ou raios X Efeito avalanche Gases Halógenos x Gases OrgânicosDurabilidade: Mais MenosEficiência: Menos Mais
  50. 50. Efeito da tensão elétrica aplicadaUso dos contadores G-M
  51. 51.  O que são cintiladores? Constituição -Solvente orgânico (compostos aromáticos e tolueno,por exemplo) -Substância Cintiladora(PPO,Butil- PBD,BBOT,Bis-MSB,POPOP,Dimetil-POPOP) -Quenchers (acetona,oxigênio ou halogênios) Químicos “De cor”
  52. 52.  1°-Radiação incide sobre moléculas do solvente 2°-Excitação/Perda de excesso de energia 3°-Excitação de moléculas cintiladoras primárias 4°-Emissão de fótons/transferência de excesso de energia para moléculas cintiladoras secundárias 5°-Passagem das moléculas cintiladoras secundárias de um equilíbrio estável para um metaestado 6°-Desexcitação e emissão de fótons *Ação dos quenchers(químicos ou “de cor) e a excitação do fotocátodo
  53. 53. Radiação ionizante ↓ ↓ ↓ ↓Mº M* ↓ ↓M* Mº ↓Mº ↓S1 → hv1 (poucos destes fótons chegam ao fotocátodo)* ↓S2 ↓S2* ↓hv2Mº-Molécula do solventeM*-Molécula do solvente excitadaS1- Molécula cintiladora primáriaS2-Molécula cintiladora secundáriaC-Quencher* hv1 - a maioria é capturada pelos quenchers (químicos ou “de cor”) Cº → C*→ calor ↓ “desexcitação”
  54. 54.  O que é junção pn? O que é Doping? Átomos “dopantes”: N,P,As,Sb(pentavalentes),B,Al,Ga,In(trivalentes) Semicondutor p X Semicondutor nJunção pn*Zona de depleção
  55. 55.  Naturais X Artificiais Naturais * Bombardeio da radiação cósmica Artificiais
  56. 56.  Mecanismos clínicos Tomografia por emissão de pósitrons Tratamento de Neoplasias malignas Farmacologia
  57. 57. O acelerador de partículas Ciclotron O radiofármaco é sintetizadoRDS 111 é dedicado à produção do em células blindadas, própriasradioisótopo flúor-18 para manuseio de materiais radioativos
  58. 58. Rosa de Hiroshima(1973)Composição: Viníciusde Moraes e GersonConradPensem nas crianças Mas oh não se esqueçamMudas telepáticas Da rosa da rosaPensem nas meninas Da rosa de HiroshimaCegas inexatas A rosa hereditáriaPensem nas mulheresRotas alteradas A rosa radioativaPensem nas feridas Estúpida e inválidaComo rosas cálidas A rosa com cirrose A anti-rosa atômica Sem cor sem perfume Sem rosa sem nada

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