Tema 9b - Efeitos biologicos das radiações ionizantes

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TEMA 9b 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS 
RADIAÇÕES IONIZANTES 
 
 
 
1. Dosimetria 
2. Efeitos biológicos: 
 2.1 Fontes de dados 
 2.2 Classificação 
 2.3 Mudanças químicas produzida 
 pela radiação ionizante 
 2.4 Efeitos biológicos produzidos 
 pela radiação ionizante 
 
 1.Dosimetria 
• Röntgen: Unidade de exposição para raios gama e raios X no ar. Como os raios 
gama e raios X produzem ionização no ar, se define um Röntgen (1 R) como 
2.58x10-4 C de carga produzida (íones) pela radiação por quilograma de ar. 
 
 
• Gray: Unidade de dose absorvida, útil para qualquer tipo de radiação (não só 
raios gama e raios X) que atinge outros materiais (não só ar), por exemplo, 
tecidos. Se define um Gray (1 G ou Gy) como a energia absorvida (J) por unidade 
de massa (kg) para qualquer tipo de radiação em qualquer alvo. 
4 11 2.58 10R C kg   
Dosimetria: Relacionar quantitativamente a incidência de efeitos biológicos em 
função da quantidade de radiação recebida. 
11 1G J kg 
 2.1 Fontes de dados em humanos 
Fontes de informação da radiação ionizante em humanos: 
• Sobreviventes de Hiroshima: Bomba de Uranio (a única 
bomba de uranio já explodida)  Mistura de raios gama 
e nêutrons 
• Sobreviventes de Nagashaki: Bomba de Plutônio  
Raios gama 
• Uso indevido de radiação em medicina: Entre os anos 
1930 e 1950 usavam-se raios X para diminuir 
inflamações do Timo em crianças ou “espondilite 
anquilosante” ou para eliminar a tinea capitis  Quadros 
de câncer de tiroides e leucemia. 
• Mineros em minas de Uranio  Câncer de pulmão 
• Acidentes radioativos: Testes BRAVO no atol de Bikini, 
Reator de Chernobyl, ... 
Os efeitos biológicos dependem muito da dose de radiação recebida e podem ser 
classificados nos seguintes tipos: 
•Internos: Efeitos biológicos devido aos elementos radioativos que entram no corpo 
por inalação, ingestão, feridas ou outras vias. 
•Externos: Efeitos biológicos devido a elementos radioativos que afeitam os tecidos. 
•Diretos: Efeitos biológicos produzidos pela ação direta da radiação. 
•Indiretos: Efeitos biológicos produzidos pelas subsequentes reações químicas 
devida aos radicais livres e a outros produtos da radiação. 
•Estocásticos: Aqueles efeitos que acontecem de maneira estatística. Por exemplo, 
se toda uma população é exposta a radiação, será esperada uma elevada 
incidência de câncer, mas não poderemos dizer quais indivíduos desenvolverão a 
doença e quais não. Além, um individuo pode desenvolver câncer naturalmente. 
•Deterministas: Aqueles efeitos que apresentam uma clara relação entre dose e 
efeito biológico para um individuo concreto  Avermelhamento da pele. 
•Somáticos: Efeitos biológicos nos sujeitos expostos à radiação. 
•Genéticos: Efeitos biológicos manifestados nos descendentes. 
 2.2 Classificação efeitos biológicos 
1. Menos de 10-15 s após a radiação: Formação de H2O
* (excitações), H2O
+ 
(ionizações) e emissões de elétrons de desexcitações numa região local (0.1mm) 
2. Entre 10-15 s e 10-12 s após a radiação: A molécula de água ionizada reage com 
moléculas de água vizinhas: 
 
 A molécula de água excitada libera sua energia, (a) tornando-se um íon e 
liberando um e- ou (b) desassociando-se: 
 2.3 Mudanças químicas produzidas 
pela radiação ionizante 
Células mamíferas  água (70% - 85%), proteínas (10% - 20%), carboidratos (10%) 
e lipídios (2% - 3%) 
Radiação ionizante na matéria (incluído água)  Excitações, ionizações e emissões 
de elétrons secundários 
2 2 3H O H O H O OH
   
2*
2 2 2 3
aqe e
H O e
H O H O H O H O OH
H OH
 
 
 
   
  
      
 
 
3. Entre 10-12 s e 10-6 s após a radiação: Onde antes havia H2O
*, H2O
+ e e-, agora 
há H3O
+, OH, H e e-aq. Estes três últimos são radicais livres  Espécies 
químicas que possuem elétrons de valência desemparelhados  Altamente 
reativos. 
 Estes reativos se deslocam por difusão na água  Se dois reativos ficam 
suficientemente perto, as seguintes reações podem acontecer, se não os radicais 
livres se mantém: 
 2.4 Mudanças químicas produzidas 
pela radiação ionizante 
2 2
2
3 2
2 2
2 2
2
(1) 
(2) 
(3) 
(4) 
(5) 2 2
(6) 
(7) 
aq
aq
aq aq
aq
OH OH H O
OH e OH
OH H H O
H O e H H O
e e H O H OH
e H H O H OH
H H H
 
 
  
 
 
 
 
  
   
   
 
Todas as equações exceto 
(4) removem espécies 
altamente reativas 
Se a difusão for baixa os 
radicais livres reagem entre 
eles e somem. Se a 
difusão for alta os radicais 
livres se mantem, podendo 
atacar moléculas biológicas 
4. Entre 10-6 s e 10-3 s após a radiação: Os radicais livres atacam as moléculas 
biológicas como as proteínas ou DNA. 
5. Entre 10-3 s e 1 s após a radiação: Produzem-se mudanças bioquímicas. 
6. Entre 1 s e 1 min após a radiação: Estas mudanças bioquímicas afeitam à 
divisão celular. 
7. Entre 1 min e vários dias após a radiação: Produzem-se mudanças no sistema 
nervoso e gastrointestinal. 
8. Entre vários días e vários semanas após a radiação: Possível quadro de fibrose 
pulmonar. 
9. Entre vários semanas e anos após a radiação: Possível quadro de cataratas e 
câncer. Possíveis mal formações genéticas nos descendentes. 
 2.5 Efeitos biológicos produzidos 
pela radiação ionizante