ED Aula 06

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Tema: Introdução às radiações e aplicação na área farmacêutica 
 
 Radiações 
 A radiação é a propagação de energia sob várias formas, sendo dividida em dois 
tipos: 
 - radiação corpuscular 
 - radiação eletromagnética 
 A radiação corpuscular é constituída pó um feixe de partículas elementares ou 
núcleos atômicos. A radiação eletromagnética é constituída de campos elétricos e 
magnéticos oscilantes e propagam-se com velocidade constante ‘c’ no vácuo. Onde ‘c’ é 
a velocidade da luz no vácuo e equivale a 3 x 108 m/s. As figuras 1 e 2 representam um 
modelo de radiação eletromagnética e o espectro eletromagnético respectivamente. 
 
Figura 1: Radiação eletromagnética 
 
Fonte: http://www.fq.pt/images/luz/onda.jpg 
 
Figura 2: Espectro eletromagnético 
 
 
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_spectrum_pt_2.svg 
 
 A Teoria dos Quanta, postulada por Planck em 1901 e Einstein em 1905 explica que 
a radiação eletromagnética é emitida e se propaga de forma descontínua, ou seja, em 
 
‘pacotes’ de energia, quanta ou fótons. Dessa forma, as ondas eletromagnéticas também 
apresentam comportamento corpuscular. Dessa forma, é possível calcular a energia de 
um fóton utilizando a seguinte expressão: 
 
𝐸 = ℎ . 𝑓 
 
 Onde: ‘h’ é uma constante universal denominada ‘constante de Planck’, em 
homenagem a Max Planck. Seu valor é 6,63 x 10-34 J.s, ‘E’ representa a energia e ‘f’ a 
frequência. 
 Já em 1924, Louis de Broglie postula que a matéria apresenta características tanto 
ondulatórias como corpusculares. Isso permite a compreensão de diversos fenômenos e 
a criação de equipamentos como o microscópio eletrônico, cujo funcionamento baseia-
se nas propriedades ondulatórias do elétron. 
 
Tipos de radiação e suas características 
 
 Radiação alfa ou partícula alfa (): 
 
 - Núcleos do átomo de hélio (He). 
 - Constituídos de 2 prótons e 2 elétrons. 
 - Partícula  é mais ‘pesada’ que um e-. 
 - Apresenta trajetória retilínea num meio material. 
 - Ioniza o meio percorrido. 
 - Num dado meio, partículas  de igual energia têm o mesmo alcance. Sendo 
que o alcance representa a distância que uma partícula percorre antes de ‘parar’. 
 - Num dado meio, partículas  de igual energia têm o mesmo alcance. 
 - Fixando-se a energia da partícula , o alcance diminui, se a densidade do 
meio aumentar. 
 - O alcance das partículas  é muito pequeno – são facilmente blindadas. 
 Partículas  são produzidas nos decaimentos dos elementos pesados como 
urânio, tório, plutônio, rádio etc. 
 - Normalmente são acompanhadas de radiação β e . 
 
 Radiação beta ou partículas beta (β): 
 
 - São elétrons (e-) e pósitrons (e+). 
 - São mais penetrantes que as partículas . 
 - Ao passar por um meio material perde energia ionizando os átomos deste 
meio. 
 - Pode ser blindada com plástico ou alumínio. 
 
 Nêutrons (n): 
 
 - Partículas sem carga. 
 
 - Não produzem ionização diretamente, mas indiretamente. 
 -Transferem energia para outras partículas carregadas, estas podem produzir 
ionização. 
 - Percorrem grandes distâncias através da matéria – antes de interagir com o 
núcleo dos átomos do meio. 
 - São muito penetrantes. 
 - Podem ser blindados por materiais ricos em hidrogênio. Ex: parafina, água. 
 
 Radiação gama ou raios gama (): 
 
 - Origem: núcleo atômico. 
 - São ondas eletromagnéticas extremamente penetrantes. 
 - Interage com a matéria pelo efeito fotoelétrico, pelo efeito Compton ou por 
produção de pares - nesses efeitos: são emitidos e- ou pares (e-/e+) – estes ionizam o 
meio. 
 - Fóton de radiação  pode perder toda ou quase toda energia numa única 
interação. 
 - A distância que ele percorre antes de interagir não pode ser prevista. 
 - Pode-se prever, apenas, a distância que ele tem 50% de chance de interagir 
– camada semi-redutora. 
 - Para blindar radiação : chumbo, concreto, aço ou terra. 
 
 Raios X: 
 
 - São ondas eletromagnéticas. 
 - Origem: fora do núcleo atômico – desintegração dos e-. 
 - Características: mesmas da radiação . 
 
 Desintegração Nuclear 
 
 No núcleo encontram-se basicamente prótons + nêutrons. Cada elemento químico: 
nº específico de prótons. Ex: C – 6, N – 7, O – 8 e o número de nêutrons pode variar para 
cada elemento. 
 Assim, temos: 
 Isótopos – mesmo nº atômico (Z), mas nº de nêutrons diferente. 
 Podem ser estáveis ou instáveis. 
 Núcleos de isótopos instáveis – estão em níveis energéticos excitados. 
 Podem dar origem à emissão espontânea de ‘partículas’ nucleares. 
 Temos então: 
 Núcleo (pai) → núcleo (filho) 
 Nível energético mais excitado → nível menos excitado ou fundamental. Por emissão 
de partículas e energia. 
 
 Denominamos o fenômeno como: 
 
 Desintegração ou decaimento nuclear ou decaimento radioativo 
 Isótopos instáveis são radioativos → radioisótopos. 
 Obs: isótopos estáveis não sofrem desintegração, portanto não são radioativos. 
 
 Exemplo: Carbono tem 2 isótopos estáveis: 12C e 13C e diversos radioisótopos: 11C, 
14C, 15C etc... 
 Elementos com nº atômico de 1 (hidrogênio) → 92 (urânio) são encontrados na 
natureza. Aqueles com Z entre 93 e 103: são produzidos artificialmente e decaem até se 
transformar em Pb. Nesse processo a meia-vida é um parâmetro fundamental. 
 Numa desintegração, o núcleo emite partículas alfa, beta ou raios gama (fóton). Esse 
fenômeno permite ao núcleo adquirir uma configuração mais estável. 
 Como não é possível predizer quando um dado núcleo irá se desintegrar trabalha-se 
com probabilidades de ocorrência do evento. Ou seja, em média, é possível predizer que 
após um dado intervalo de tempo (Δt) (meia-vida), metade dos núcleos de desintegram. 
A meia-vida recebe a designação de T1/2. Um radioisótopo com meia-vida longa decai 
mais lentamente que um ouro com meia-vida curta. Existe uma expressão matemática 
que permite trabalhar com esses parâmetros de decaimento para cada radioisótopo, pois 
cada um tem comprimento de onda (λ) próprio. Esses parâmetros são muito utilizados 
em Medicina Nuclear e radiofarmácia. 
 
N = N0 . e
−λt 
 
ou 
 
N = N0 . [2 – t/T1/2] 
 
 Existe uma relação entre a constante de desintegração e a meia-vida: 
 
 
 Observe que 0,693 é o valor de ln 2. 
 
 Outro parâmetro extremamente importante é a ‘atividade’. A atividade ‘reflete a 
velocidade de desintegração dos átomos. 
 Não há uma maneira direta de se determinar o número de átomos presentes numa 
amostra, exceto através da radioatividade desses átomos. 
 
 
 Radiofármacos 
 
 Radiofármaco – é uma molécula ou uma estrutura celular que apresenta em sua 
constituição um isótopo radioativo. Pode se usado para diagnóstico e/ou tratamento de 
 
patologias. Em Medicina Nuclear, aproximadamente 95% dos radiofármacos são usados 
para fins diagnósticos. 
 Características de um Radiofármaco: 
 - Alta seletividade e afinidade pelo alvo. 
 - Reprodutibilidade. 
 - Atividades adequadas. 
 - Rápido ‘clearence’ de sítios não específicos de ligação. 
 - Esterilidade e apirogenicidade. 
 - Toxicidade. 
 - Econômico e acessível. 
 Os radionuclídeos utilizados no preparo dos radiofármacos podem produzidos em: 
reator, cíclotron ou gerador (gerador de Tc99m). 
 Apesar da disponibilidade de inúmeros isótopos radioativos, apenas um número 
limitado deles apresenta características adequadas. 
 Na preparação de um radiofármaco observa-se as seguintes etapas: 
 - Obtenção do componente não radioativo: molécula ou estrutura celular. 
 - Reação do radionuclídeo com o elemento não radioativo – Marcação. 
 - Purificação. 
 A aquisição de imagens pode ser feita por: 
 -SPECT (single photon emission computed tomography) – tomografia 
computadorizada por emissão de fóton único. São utilizados nessa técnica emissores de 
radiação  e elementos que decaem por captura eletrônica. 
 - PET (positron emission tomography) – tomografiapor emissão de pósitrons. São 
utilizados nessa técnica emissores de radiação β+ (pósitron).