CURSO DE MEDICINA VETERINÁRIA DISCIPLINA: BIOFÍSICA 3 período BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES Prof.a: Érica Muniz

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1 CURSO DE MEDICINA VETERINÁRIA DISCIPLINA: BIOFÍSICA 3 período BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES Prof.a: Érica Muniz

2 RADIAÇÃO Radiação é a propagação de energia de um meio para outro através de ondas eletromagnéticas ou partículas interagindo com a matéria. Entre os tipos de radiações existentes podemos destacar radiação ionizante e não ionizante. Radiações não ionizantes possuem baixa energia, estão em nossa volta. São ondas eletromagnéticas como a luz, calor, ondas de rádio. Radiações ionizantes são partículas cujos fótons produzem íons na matéria com a qual interagem.

3 Radioproteção e Evolução da Tecnologia Nuclear Em 1895, o pesquisador alemão Wilhem Conrad Roentgen descobriu os raios X, cujas propriedades despertaram o interesse da classe médica. Os raios X atravessaram o corpo humano, provocavam fluorescência em determinadas substâncias e impressionavam chapas radiográficas. Eles permitiam obter imagens do interior do corpo. Sua aplicação foi rápida, pois em 1896 foi instalada a primeira unidade de radiografia diagnóstica nos EUA.

4 Naquele mesmo ano, em 1896, Antonie Henri Becquerel anunciou que um sal de urânio com que ele fazia seus experimentos emitia radiações espontaneamente. Mais tarde, mostrou que essas radiações apresentavam características semelhantes às dos raios X, isto é atravessavam materiais opacos, causavam fluorescência e impressionavam chapas fotográficas.

5 As pesquisas e as descobertas sucederam-se. O casal Pierre e Marie Curie foi responsável pela descoberta e isolamento dos elementos químicos naturalmente radioativos o polônio e o rádio.

6 ELEMENTOS E ÁTOMOS

7 Número de massa e número atômico Onde: X é o símbolo químico do elemento Z é o número atômico A é o número de massa. Portanto, para alumínio, ouro e urânio, tem-se, respectivamente: 27 A Z 197 X Al, Au, U

8 Conceito de Isótopos Por exemplo, pode-se citar o silício ( 28 Si), o alumínio ( 28 Al ), e o fósforo ( 28 P ), todos com mesmo número de massa (A =28 ), porém o silício ( 28 Si), contém em seu núcleo 14 prótons (Z / n = 14/14), massa (A = 28), porém o silício ( 28Si ), contém em seu núcleo 14 nêutrons e 14 prótons enquanto o alumínio, ( 28 Al ), contém em seu núcleo 15 nêutrons e 13 prótons (Z / n = 13/15) e o fósforo, ( 28 P ), contém em seu núcleo 15 prótons e 13 nêutrons (Z / n = 15/13).

9 Radiação Corpuscular É constituída de um feixe de partículas elementares, ou núcleos atômico. A energia cinética de uma partícula de massa m com velocidade v, quando v c. é dada por: c = 3 x 10 8 m/s

10 .f Radiação Eletromagnética Ondas eletromagnéticas são constituídas de campos elétricos e magnéticos oscilantes e se propagam com velocidade constante (c) no vácuo. As grandezas usadas para caracterização de uma onda eletromagnética são comprimento de onda ( ) e frequência (f). v=.f

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13 Teoria dos Quanta A radiação eletromagnética é emitida e se propaga descontinuamente, em pequenos pulsos de energia, chamados pacotes de energia, quanta ou fótons. E = h.f h= constante de Planck: 6,63 x J.s ou 4,14 x ev.s

14 Unidades de Energia A unidade no Sistema Internacional de energia é o joule (J), mas, por ser uma unidade macroscópica, não é adequada para uso de fenômenos atômicos. No domínio atômico é usado o elétron-volt que é a energia que um elétron adquire ao atravessar uma diferença de potencial de 1 volt. 1 ev= 1,6 x J

15 Exemplo 1- Qual é energia de um fóton de luz amarela, sabendo-se que sua frequência é de 6 x s -1?

16 Partícula Alfa São núcleos de átomos de hélio, constituídos de dois prótons e dois nêutrons. É uma partícula muito mais pesada que o elétron e sua trajetória em um meio material é retilínea. O alcance da partícula alfa é muito pequena, o que faz que seja facilmente blindada.

17 Radiação Alfa

18 Partícula Beta São elétrons ou pósitrons que são mais penetrantes que as partículas alfa. A radiação beta, ao passar por um meio material, também perde energia ionizando os átomos que encontra no caminho. Para blindar s partículas beta pode-se usar plástico ou alumínio.

19 Radiação beta

20 Nêutrons São partículas sem carga e não produzem ionização diretamente, mas o fazem indiretamente, transferindo energia para as outras partículas carregadas que por sua vez podem produzir ionização.

21 Os nêutrons percorrem grandes distâncias através da matéria, antes de interagir com o núcleo dos átomos que compõe o meio. São muito penetrantes e podem ser blindados com materiais ricos em hidrogênio.

22 Radiação Gama São ondas eletromagnéticas extremamente penetrantes. Um fóton de radiação gama pode perder toda ou quase toda energia em uma única interação e a distancia que ele percorre antes de interagir não pode ser prevista. Para blindagem usa-se chumbo, concreto, aço ou terra.

23 Radiação gama

24 As principais diferenças entre a radiação gama e estas formas mais familiares de radiação eletromagnética é que a radiação gama é originada no núcleo do átomo, possue pequeno comprimento de onda e alta frequência, conforme figura a seguir.

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26 Desintegração Nuclear Numa desintegração radioativa, o núcleo emite espontaneamente uma partícula alfa ( um núcleo de hélio), uma partícula beta (um elétron ou um pósitron) ou um raio gama ( um fóton) adquirindo uma configuração mais estável.

27 Meia Vida Tempo necessário para uma amostra radioativa reduzir a metade do seu valor inicial. As meias vidas dos radioisótopos variam de um segundo a milhões de anos.

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29 Atividade A atividade de uma amostra de qualquer material radioativo é definida como sendo o número de desintegrações dos núcleos de seus átomos por unidade de tempo ou seja, a velocidade de desintegração dos átomos.

30 Unidades Radiológicas

31 Efeitos biológicos Os estudos dos mecanismos básicos da radiobiologia permite análises microscópicas do que ocorre com a passagem da radiação e liberação da sua energia em volume muito pequenos como células e partes de células. A energia liberada pode produzir ionização e excitação dos átomos.

32 Radiólise da Água Radicais Livres (O 2-, H 2 O 2 e OH - ) Desnaturação de proteínas Interfere no metabolismo dos lipídios, carboidratos e proteínas Alterações enzimáticas, DNA e RNA Morte celular

33 Efeitos a curto prazo São efeitos observados em apenas horas, dias ou semanas após a exposição do indivíduo a radiação. Esse efeitos são associados a altas doses por grandes áreas do corpo, num período curto de tempo. SAR Síndrome Aguda da Radiação. Efeitos: Náuseas, vômitos, perda de cabelo, hemorragias diversas, etc.

34 Os seres vivos não são igualmente sensíveis as radiações. Em experiências as doses letais para diferentes seres vivos foram estimadas: Ser vivo Doses Equivalentes Maior parte dos mamíferos Insetos Letais 2 a 10 Sv 10 e 10 3 Sv Plantas que florescem Micro-organismos 10 e 10 3 Sv 10 3 e 10 5 Sv

35 Efeitos a Longo Prazo Podem surgir de altas doses num curto intervalo de tempo. São o caso de animais adultos que receberam dose de radiação que não foi letal, portanto com recuperação aparente, podendo sentir efeitos anos mais tarde.

36 Efeitos tardios: Genéticos: mutação nas células reprodutoras que afetam gerações futuras. Somáticos:

37 Efeitos Genéticos das Radiações Tipos de Radiolesões Moleculares Danos em bases nitrogenadas do DNA Ruptura de cadeia Ligações anormais Restaurações das Radiolesões Espontânea Excisão e substituição Recombinação

38 Efeitos Somáticos Imediatos Dose absorvida Quantidade de tecido irradiado Presença de radiossensibilizadores Características próprias Tardios Leucopenia, eritropenia, trombocitopenia, Petéquias, hemorragias, infecções, Carcinogênese, envelhecimento precoce, Cataratas, imunodepressão, malformações

39 Sistemas Biológicos de Defesa Vitaminas C e E Mecanismos de Reparação do DNA

40 Fatores Que Aumentam Radiossensibilidade Atividade mitótica Baixo grau de diferenciação celular Pressão parcial de oxigênio Hidratação Temperatura Compostos sensibilizadores (Actinomicina D, Bleomicina, Adriamicina) Disfunção dos sistemas de reparação

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42 Aplicações da Radiação Ionizante Esterilização de materiais cirúrgicos; Diagnóstico e terapia na medicina; Erradicação de insetos.

43 Aplicações da Radiação Ionizante Os bovinos são suscetíveis a uma doença causada por vermes (nematóides), chamada bronquite parasitária. É uma doença que tem ampla distribuição pelo mundo, e a radiação ionizante é utilizada no preparo de vacinas irradiadas.

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