Efeitos Biológicos e Bases Físicas da Radiação

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EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
INTRODUÇÃO 
Um átomo é um sistema(objeto a ser 
estudado) eletricamente neutro(quando o 
número de cargas positivas e negativas são 
iguais) que é formado por núcleo positivo 
onde teremos os prótons(+) e nêutrons(0) e a 
eletrosfera negativa onde teremos os 
elétrons(-).
 ONDA 
A onda é uma é perturbação que se propaga 
no espaço ou em qualquer outro meio e pode 
ser dividida em onda mecânica e onda 
eletromagnética.
Onda Mecânica: Se propaga(a ação de 
propagar envolve a transmissão de algo de 
um ponto a outro) em meios materiais que 
tem massa e volume como por exemplo o ar, 
agua, pedra, objetos sólidos etc. Elas podem 
ser por ondas marítimas, ondas sonoras e 
ondas sísmicas.
Onda Eletromagnética: São combinações de 
campo elétrico(região do espaço que possui 
propriedades elétricas) com o campo 
magnético(região do espaço que possui 
propriedades magnéticas) então a 
combinação desses dois campos produz a 
onda eletromagnética, que não precisa de um 
meio material para se propagar, ou seja, 
consegue se propagar no vácuo e seus 
exemplos são: raio-x, luz, microondas etc. 
ESTABILIDADE NUCLEAR 
A diferença entre átomos instáveis e estáveis 
está no seu número ´´inadequado`` de 
nêutrons,ou seja, há um desbalanço de 
energia interna no núcleo. Então quando 
temos um número de neutros muito alto no 
núcleo, se cria uma alta energia dentro dele e 
esse núcleo para obter um menor estado de 
energia ele libera essa energia em formato de 
radiação que pode ser por partículas ou 
ondas eletromagnéticas.
• Átomos estáveis(baixo nível de energia) - 
Nuclídeos 
• Para manter a estabilidade - radiação - 
decaimento radioativo(átomos que estão 
com muita energia liberam essa energia) 
• Átomos instáveis(alta energia) - 
Radionuclídeos
• Átomos que representam o mesmo 
elemento químico com energias diferente - 
Radioisótopos estão fora da linha 
Carta de Nuclídeo 
EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
RADIAÇÃO 
1895- Raio-x - descoberto por Roengten Tubo 
de Crookes com platino cianeto de bário 
1896- Henri Bequerel- minério de urânio 
colocado sobre um filme fotográfico 
embalado com papel, escurece o filme com 
luz 
1898- Marie Curie- descobriu o 
Radio(elemento encontrado na natureza que 
emitia uma energia)
INTRODUÇÃO A RADIAÇÃO 
A radiação é a propagação de energia de um 
ponto a outro no espaço ou em meio material, 
com uma certa velocidade, na forma de 
partícula ou radiação eletromagnética. Ela 
pode ser dividida em radiação ionizante ou 
não ionizante. 
Radioatividade: Fenômeno pelo qual um 
átomo instável emite partículas e/ou ondas 
para atingir a estabilidade 
Exposição a radiação 
1. Exposição Médica: De pessoas como 
parte de um tratamento ou diagnóstico , 
de indivíduos ajudando a conter ou 
amparar um paciente ou de voluntários 
participantes de pesquisa científica.
2. Exposição Ocupacional: É aquela ocorrida 
no ambiente de trabalho
3. Exposição do Público: São todas as 
outras 
Qual a origem das radiações? 
As radiações podem ser originadas por 
processos de decaimentos, processos de 
ajuste do núcleo ou pela interação da própria 
radiação com a matéria.
Por processos de decaimentos:
• Raios-X característicos
• Elétrons Auger
• Conversão interna
Por processos de ajuste do núcleo:
• Radiação Alfa
• Radiação beta
• Captura eletrônica
Por interação da radiação com a matéria:
• Bremsstrahlung
• Produção de pares
• Aniquilação de pares
EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
Radiação Ionizante: É a radiação que possui 
energia suficiente para arrancar elétrons de 
um átomo e são bastantes penetrantes 
quando comparadas aos demais tipos. 
- Possui capacidade de geração de 
íons(cátion e ânion)
- Remoção de elétrons de átomos ou 
moléculas
- Formação de íons moleculares ou radicais 
- Mais reativos que átomos ou moléculas 
nêutrons 
Pode ser classificada em radiação 
corpuscular(quando se precisa de uma 
matéria) e radiação eletromagnética(onda 
eletromagnética). A radiação αlfa não é capaz 
de atravessar uma folha de papel, a beta 
atravessa uma folha de papel mas não 
atravessa uma lâmina metálica, enquanto a 
radiação gama atravessaria até uma placa de 
chumbo, dependendo de sua energia e da 
espessura da placa.Não há diferenças físicas 
entre as radiações gama e X, somente em 
relação à sua origem. Os Raios γ são 
originados em transições nucleares e os raios 
X em transições eletrônicas.
• Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons e 
Elétrons
• Partículas não carregadas: Nêutrons 
• Ondas eletromagnéticas: Gama e Raios-X
Radiação Gama 
- Possui ondas eletromagnéticas sem carga 
nem massa
- Alto poder de penetração causando máximo 
dano a saúde podendo causar danos 
irreparáveis 
- Menor poder ionizante 
- Velocidade da luz: 300.00 Km/s
Radiação Beta 
Sua emissão constitui um processo em 
núcleos que possuem excesso de nêutrons 
ou de prótons em relação à estrutura estável 
correspondente.
 Emissão β
Quando um núcleo tem excesso de nêutrons 
em seu interior, e, portanto, falta de prótons, o 
mecanismo de compensação ocorre através 
da transformação de um nêutron em um 
próton mais um elétron, que é emitido no 
processo de decaimento.
Emissão β+
Transformação de um próton em um nêutron 
que, por conservação de carga, produz um 
pósitron.
- Melhora a razão entre o número total de 
prótons e número total de nêutrons
- Médio poder de penetração 
- Possui alta velocidade, aproximadamente 
270.000 Km/s
Pode ser dois tipos: 
• Radiação Beta negativa é a liberação de um 
elétron 
• Radiação Beta positiva é a liberação de um 
pósiton
Radiação Alfa 
Quando o número de prótons e nêutrons é 
elevado, o núcleo pode se tornar instável 
devido à repulsão elétrica entre os prótons, 
que pode superar a força nuclear atrativa. 
Nesses casos pode ocorrer a emissão pelo 
núcleo de partículas alfa.
- É a radiação que mais tem energia 
- Núcleo muito pesado 
- Necessidade de redução drástica da massa 
atômica 
- Baixa velocidade comparada a velocidade 
da luz
- Pequeno poder de penetração 
- Elevado poder ionizante 
Raio-X 
É uma radiação eletromagnética de alta 
energia que pode ser produzida tanto na 
eletrosfera quanto no núcleo do átomo.
- Velocidade da luz - 300.00 Km/s 
- Comprimento de onda varia de 0,01-0,05nm 
- Se propaga em linha reta e não é desviada 
pelos campos elétricos e magnéticos 
- É invisível e inodoro 
EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
- Penetra em corpo opaco(é um corpo que 
não é possível observar seu outro lado, ou 
seja, ele não é transparente) 
- Pode sensibilizar chapas ou filmes 
radiográficos 
- Produz ionização nos sistemas biológicos 
- Produz fluorescência e fosforescência 
Raio-X Característico
São radiações eletromagnéticas de alta 
energia originadas em transições eletrônicas 
do átomo que sofreu excitação ou ionização 
após interação. Elétrons das camadas 
externas fazem transições para ocupar 
lacunas produzidas pelas radiações nas 
camadas mais internas,próximas do núcleo, 
emitindo o excesso de energia sob a forma de 
Raios-X. Como as energizadas transições são 
típicas da estrutura de cada átomo, elas 
podem ser utilizadas para a sua identificação, 
numa técnica de análise de materiais 
denominada de fluorescência de RX. 
Raio-X de Freamento: Elétron incidente de 
carga negativa se aproxima do núcleo que 
contém energia de carga positiva - força de 
atração entre eles que causa a perda de 
energia cinética do elétron - Energia cinética 
perdida é revertida em raio-x de freamento e o 
elétron segue sua nova trajetória. 
Captura eletrônica 
Em alguns núcleos, a transformação do 
próton em nêutron, ao invés de ocorrer por 
emissão de um pósitron, se processa pela 
captura de um elétron orbital das camadas 
mais próximas.A captura do elétron da 
camada mais interna provoca uma vacância 
que, ao ser preenchida, provoca a emissão de 
RX característicos.
Bremsstrahlung 
 É umapalavra em alemão que significa 
“radiação de frenagem”.As radiações 
constituídas por partículas carregadas como 
α, β e elétrons acelerados, ao interagir com a 
matéria, podem converter uma parte de sua 
energia cinética em radiação eletromagnética. 
Esta é o resultado da interação entre os 
campos elétricos da partícula incidente, do 
núcleo e dos elétrons atômicos. 
Áreas que se utilizam raios-x 
- Radiografia
- Imagem dental 
- Tomografia Computadorizada 
- Densitometria
- Mamografia 
- PET/CT
Radiação não Ionizante: Não possui energia 
suficiente para arrancar elétrons de um 
átomo. Equipamentos como televisores, 
rádios e telefones celulares, entre outros, 
localizam-sena faixa de freqüência 
considerada não ionizante. Não existe ainda 
EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
nenhum estudo que comprove que a radiação 
não ionizante causa efeitos deletérios à 
saúde. Seu principal efeito biológico é 
térmico: o aquecimento devido à energia 
eletromagnética. Este efeito não leva 
necessariamente a efeitos biológicos. O 
aquecimento de nossa pele pelos raios 
solares, por exemplo, é um efeito biológico. 
Haverá risco de queimaduras se não forem 
obedecidos os limites de exposição solar. 
Obs: As radiações utilizadas nos exames de 
imagem podem vir de origens e locais 
diferentes dos átomos como a radiação do 
tipo raio-x utilizam como base física a 
emissão de radiação da eletrosfera, já outro 
exame como a medicina nuclear usa radiação 
do núcleo, gerado pelos prótons e nêutrons 
que geram as radiações gama,alfa e beta.
EFEITOS BIOLÓGICOS 
São modificações no organismo como morte 
celular, restauração de tecidos, alteração de 
metabolismo, armazenamento de 
informações. Sendo qualquer resposta natural 
do organismo a um agente agressor é um 
efeito biológico.
A extensão dos danos causados depende 
basicamente:
- Do tipo de radiação;
- Do tempo de exposição;
- Da forma de exposição;
- Do órgão irradiado 
- Intervalo entre as irradiações.
Penetração da Radiação na matéria 
No processo de interação da radiação com a 
matéria ocorre transferência de energia, que 
pode provocar ionização e excitação dos 
átomos e moléculas, provocando 
modificações na estrutura das moléculas
- O dano mais importante é o que ocorre no 
DNA 
-Efeitos físico-químicos acontecem 
instantaneamente 
Efeitos da Radiação 
A água exposta a radiação ela absorve 
energia e forma radicais livres 
Tipos de efeitos da radiação ionizante sobre 
os organismos vivos:
Efeitos Estocásticos 
- Levam a morte celular
- Tem maior probabilidade de ocorrer um 
dano com o aumento da dose mas não existe 
um valor mínimo de dose que pode causar um 
efeito, ou seja, quanto maior a exposição 
maior a probabilidade do aparecimento de 
algum dano. 
Efeito Determinístico 
- Irradiação total ou localizada de um tecido 
- Existe um grau de morte celular que o corpo 
não consegue reparar
- Existe um valor mínimo de dose para que o 
efeito seja observado 
 Efeito Somático 
- Surgem do dano nas células do corpo e o 
efeito aparece na própria pessoa irradiada
- Dependem da dose absorvida
Efeitos Genéticos ou Hereditários 
 - Surgem no descendente da pessoa 
irradiada resultado do dano produzido pela 
radiação em células dos órgãos reprodutores 
- Tem um caráter cumulativo e independe da 
taxa de absorção da dose.
Efeitos Imediatos 
- Ocorre em poucas horas ou em algumas 
semanas após a exposição
- Sintomas: náuseas, vômito, perda de 
apetite, perda de peso, febre, hemorragias 
dispersas, queda de cabelo, forte diarréia e 
morte.
Efeitos Tardios 
- Ocorre anos depois ou mesmo décadas 
- Sintomas: mutações nas células 
reprodutoras, aumento na incidência de 
câncer, anormalidade no desenvolvimento do 
embrião 
Efeitos Orgânicos 
- São doenças e representam a incapacidade 
de recuperação do organismo devido a 
frequência dos efeitos biológicos. ex: 
catarata, leucemia, câncer etc.
Tipos de exposição 
- Exposição Externa: É resultante de fontes 
externas ao corpo, proveniente dos raios-x ou 
fontes radioativas.
EFEITOS BIOLÓGICOS E BASES FÍSICAS DA RADIAÇÃO 
- Exposição Interna: Resulta da entrada de 
material radioativo no organismo por inalação, 
ingestão, ferimentos ou absorção pela pele.
O tempo de manifestação dos efeitos 
causados por estas exposições pode ser 
tardio, os quais manifestam-se após 60 dias, 
ou imediatos, que ocorrem num período de 
poucas horas até 60 dias.
Síndrome de Radiação Aguda 
São sintomas que indicam alterações 
profundas no organismo humano devido a 
exposição que resultam em dose absorvidas 
elevadas em partes do corpo ou em sua 
totalidade.
Bruna Miranda-Biomedicina