Biofisica - FASM

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Biofisica – Cristiane 
Alguns conceitos da física que ajudam a entender as funções das células e dos sistemas do corpo humano. Forças da natureza, energia – matéria, estrutura do átomo.
4 forças da natureza: 
- Gravitacional
- Elétrica
- Magnetismo
- Nuclear
Biofísica: É o estudo de como as leis da matéria e energia atuam nos seres vivos.
Energia: Capacidade de realizar trabalho.
Bioenergética:
–É o estudo dos vários processos químicos que tornam possível a vida celular
– Procura explicar os processos químicos celulares e analisar suas implicações fisiológicas (homeostasia).
–Permite entender a capacidade para realizar trabalho/exercício.
Bioeletrogênese: É a capacidade celular de gerar potencial elétrico através de sua membrana.
Temos de 75 a 100 trilhões de células no corpo.
Teoria celular: 
- Todos os seres vivos são feitos de células
- Todas as células são provenientes de células pré-existentes
Tipos de membranas:
–Celular
–Nuclear
–Retículo endoplasmático
–Mitocôndria
–Lisossomos
–Complexo de Golgi
Funções da membrana celular: Barreira, Compartimentalização, Regulação, Reações bioquímicas, âncora do citoesqueleto (Forma e rigidez), transporte intracelular e transdução de energia.
Modelo mosaico fluido: 
–Bicamada de fosfolipídio (Sendo o folheto externo-glicocálice)
–Mosaico
•Proteína 55%. Integrinas (canais, carreadoras e receptores), periféricas (colada na membrana com função enzimática) e Ancoradas nos lipídeos.
•Glicoproteína
•Colesterol
•Carboidrato
–Livre movimentação de moléculas
A membrana celular é constituída por uma matriz lipídica onde existem proteínas globulares parcialmente mergulhadas nessa matriz (mosaico) e proteínas intrínsecas que atravessam toda espessura da membrana como uma “ponte” e a zona mais central dotada de fluidez.
Há a possibilidade de existência de movimentos laterais ou transversais entre os fosfolipídios.
Fases das biomembranas: Lipídeo-dependente 
- Fase sólida ou estado gelatinoso: Flexível e permeável, moléculas lipídicas estão fixas.
- Fase líquida cristalina: Movimento bidimensional dos fosfolipídeos, cilia (?).
- Fase de transição ou melting phase: Temperatura dependente.
Homeoviscosidade: Capacidade que a célula tem de regular a fluidez de sua membrana, ou seja, sua permeabilidade.
A diminuição da fluidez das biomembranas ocorre em baixa temperatura, na presença de íons cálcio ou magnésio (pois estes diminuem a repulsão elétrica entre os fosfolipídeos), e durante a passagem de hidrocarbonetos de cadeias longas.
A dupla camada lipídica pode ter de 7,5 a 10 nm.
A composição da bicamada fosfolipídica:
- Fosfolipídeos (porção hidrofílica): 25%
- Colesterol (porção hidrofóbica): 13%
- Proteínas: 55%
Tipos de proteínas:
 - Integrinas 
•Canais
•Carreadores
•Receptores
- Periféricas: “coladas” as integrinas com função enzimática.
Composição lipídica
1.Fosfolipídios
A)Lecitina
b)Esfingomielina
c)Fosfatidilcolina
d)Fosfatidiletanolamina
e)Fosfatidilserina
2.Glicolipídios
3.Esteróis – colesterol
A bicamada lipídica é anfipática, isso é, tem uma parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica.
Forças que mantêm a bicamada unida: 
- Forças de dispersão (flutuação síncrona de todos os elétrons)
- Efeitos hidrofóbico (aumento da entropia, o que a torna semipermeável)
- Estabilização com a presença de cátions.
Fatores que afetam o estado da membrana:
- Caudas de hidrocarbonetos longas:
- Lipídios insaturados (membrana enfraquecida)
- Colesterol (barreira anti-agregação): muito colesterol = pouca fluidez
As membranas crescem devido à fusão dos lipossomas. 
Doenças que alteram a fluidez da membrana celular: Anemia hemolítica, Alzheimer (?).
Liquido extracelular: Na, e Cl.
Liquido intracelular: K, P, e proteínas.
Difusão simples: Depende da concentração da substância, da velocidade do movimento cinético, e do número e tamanho das aberturas na membrana celular. Ocorre nos interstícios e nos canais aquosos. Exemplos de substâncias: Oxigênio e gás carbônico.
Difusão facilitada: Apresenta velocidade máxima, depende de proteína transportadora (receptores e alterações conformacionais), e segue o gradiente de concentração. Ocorre no transporte de glicose e aminoácidos.
Transporte passivo: A molécula/íon passa por causa de uma alteração favorável de energia sem a célula consumir energia.
Transporte ativo: 
- Primário: Retira a energia da clivagem de uma alta ligação de fosfato. Exemplo: Na, K, Ca, H, Cl.
- Secundário: Utiliza a energia de um gradiente de concentração iônica, gerada por TA. Pode ser do tipo cotransporte (Glicose, aminoácidos) ou contra-transporte (Ca, H).
Bomba sódio-potássio:
Proteína Carreadora – porção α
–3 locais receptores íons Na
–2 locais receptores íon K
–1 local de atividade ATPase
Estrutura
–Porção α –função catalítica
–Porção β – função estabilização
Importância da bomba Na-k
–Mecanismo mantenedor do potencial elétrico negativo intracelular
–Mecanismo regulador do volume celular
–Função nervosa
Substâncias que aumentam a atividade da bomba na-k: insulina, epinefrina, corticoides, T3-T4.
Bombas de Cálcio
1.Menos Cálcio no citosol
2.Organelas vesiculares
3.ATPase dependente
TA íons de Hidrogênio
–Glândulas gástricas= 106 H+ suco gástrico
–Túbulos renais= gradiente de concentração 900x menor
Transporte vesicular: Transporta moléculas de uma organela para outra ou para o exterior. Envolve lipossomas. É utilizado para secreção, eliminação, nutrição, digestão (fagocitose, pinocitose), corpos estranhos, entrada de vírus nas células, e terapia.
Os sinais neuronais dependem da alteração de potencial de até 500V/s. Alterações rápidas como essa são mediadas por canais iônicos.
Técnicas que permitiram o conhecimento dos canais iônicos:
- Patch clamp
- clonagem e sequenciamento gênico
- cristalografia por raio X.
Os canais iônicos estão relacionados a doenças cerebrais, à fibrose cística, arritmias cardíacas, drogas e toxinas.
Além de conduzir íons, os canais iônicos reconhecem e selecionam os íons. Sofrem abertura/fechamento mediante estímulos específicos, que podem ser elétricos, mecânicos, ou químicos.
A função primária do canal iônico é gerar sinal elétrico transitório. Por ele passam cerca de 100 milhões de íons por segundo.
Direção e o equilíbrio através da membrana são controlados por forças de difusão e forças eletrostáticas.
Tipos de canais iônicos:
1.Voltagem-dependente (sensor de voltagem)
2.Ligante-dependente (Pode ser por ativação direta ou indireta)
3.Mecânico-dependente (pressão e tensão)
4.Canais de repouso
Estados funcionais do canal iônico:
- Repouso: Fechado e ativado.
- Aberto: Ativado.
- Refratário: Fechado e não ativado.
Bloqueadores de canais iônicos: Toxinas, drogas, Mg, Ca, e Na.
Diferentes canais iônicos podem se abrir/fechar por diferentes mecanismos: Alteração conformacional numa parte do canal, alteração da estrutura total do canal, ou por bloqueio, isso é, uma partícula bloqueadora fecha a abertura do canal.
Canais com abertura/fechamento estimulado por ligante: podem sofrer ativação direta, ou ativação em cascata (desfosforilação).
Canais com abertura/fechamento estimulado por alteração de potencial: quando o potencial de ação da membrana celular se altera, o canal se abre.
Canais com abertura/fechamento estimulado por tração da membrana: fibras de citoesqueleto forçam a abertura ou fechamento do canal iônico.
O receptor GABAA é um dos dois canais iônicos ativado por ligante, responsável por mediar os efeitos do ácido gama-aminobutírico (GABA), o principal neurotransmissor inibidor no cérebro. Além do sítio de ligação para o GABA, o complexo receptor GABAA parece ter sítio de ligação alostéricos distintos para benzodiazepinas (diazepam?), barbitúricos, etanol, anestésicos inalatórios, furosemida, kavalactonas, esteróidesneuroativos, e picrotoxina.
O estado refratário (fechado e não ativado) dos canais iônicos pode ser causado por dessensitização (canal exposto ao ligante por tempo prolongado, manutenção da fosforilaçãopor uma kinase), por inativação (alteração conformacional intrínseca), fatores exógenos (venenos, curare – fechamento fraco e reversível).
Estrutura – heteroligâmero (?????)
- slide20 de canais iônicos.
Venenos que atuam nos canais iônicos:
- Veneno de baiacu (tetrodotoxina): Atua fechando canais de Na, impedindo que o potencial de ação seja gerado, ou seja, paralisa a vítima.
-Escorpião: Suas alfa toxinas prolongam o potencial de ação, suas beta toxinas alteram o potencial de ação na qual os canais de sódio são ativados.
- Rãs (batracotoxina): É uma toxina que combina os efeitos das toxinas alfa e beta. Algumas tribos usam esse veneno na ponta de flechas.
- Abelha (apamina): Canais de K.
A estrutura do canal iônico é formada por integrina, carboidrato, e subunidades auxiliares.
Doenças causadas por problemas nos canais iônicos: Canalopatias.
CANAIS DE NA
- São hidrofílicos, possuem 10 subtipos geneticamente determinados pelo Gen SCN. São bloqueados pela lidocaína.
- Pode ser rápido ou lento.
- Depende do Ca extracelular. 
- A Quinidina reduz sua despolarização.
- O propranolol reduz a corrente de Na.
CANAIS DE Ca
- Controlam a forma do PA dos canais de NA, e a liberação de neurotransmissores nas sinapses.
- 16 tipos -Canal tipo “T” (threshold”), N, P, Q, R
- Determinados pelo gene CACNA
- Canal tipo “L”= bloqueado pela nifedipina, verapamil
- Aumentam a intensidade das correntes lentas: Adrenalina, noradrenalina, isoprotenerol (AMPc).
CANAIS DE K
- Importância: geração do potencial de repouso
- possui 100 subtipos
- é dependente de cálcio
- Drogas que interferem nos canais de K: Serotonina, noradrenalina, GH, acetilcolina.
CANAIS DE Cl
- Tipos
–Regulados por AMPc:
epitélio respiratório e pancreático
–Ativados p/Cálcio:
músculo cardíaco
–Ativados p/subst. Purinérgicas:
Células do Ventrículo e átrio cardíacos
–Ativados p/edema celular
Canais ligante-dependentes: São importantes por seu papel na transmissão sináptica, são sensíveis a sinais químicos, e são ativados por nucleotídeos cíclicos (AMPc).
Canais mecânico-dependentes: São determinados pelo gene TRP (transient realeased potential), e estão relacionados com a sensação de dor e temperatura (mediação de inflamação).
RADIAÇÕES IONIZANTES
É todo processo de emissão de energia. Tem origem no núcleo ou na eletrosfera dos átomos.
ENERGIA: capacidade de realizar trabalho ou resultado da realização de um trabalho.
RADIOATIVIDADE: capacidade de um elemento químico emitir radiação (partículas ou ondas eletromagnéticas)
RADIAÇÃO: é uma forma de energia emitida por uma fonte e transmitida através do vácuo, ar ou meios naturais. Interage com os corpos, depositando energia.
ISÓTOPOS: átomos de um mesmo elemento químico com massas diferentes
NÚCLEOS INSTÁVEIS: diferença significativa entre número de prótons e nêutrons (excesso de energia). Esse átomo é chamado de RADIONUCLÍDEO.
ISÔMERO: átomos com mesmo número de massa e número atômico com diferentes estados de energia em seus núcleos.
O ÁTOMO É UM SISTEMA: É UM CONJUNTO DE ELEMENTOS QUE INTERAGEM DIRETAMENTE ENTRE SI (ENERGIA)
CLASSIFICAÇÃO DA RADIAÇÃO:
IONIZANTE: quando a energia da radiação incidente sobre um material é suficiente para extrair elétrons de seus átomos
NÃO-IONIZANTE: quando a energia da radiação incidente sobre um material faz com que os elétrons passem para as camadas mais externas
IONIZAÇÃO
Processo pelo qual os átomos perdem ou ganham elétrons (átomos íons)
TIPOS:
Direta: elétrons agem diretamente em uma substância do organismo, alterando sua estrutura e função
Indireta: reagem com as moléculas de água
TIPOS DE RADIAÇÃO
RADIAÇÃO ALFA: 
- partícula carregada positivamente (2 protons e 2 neutrons)
- emitida por um núcleo no processo de sua estabilização energética
- partícula, altamente ionizante, pouco penetrante
RADIAÇÃO BETA -: 
- partícula carregada negativamente
- emitida por um núcleo no processo de sua estabilização energética quando existe excesso de nêutrons
- ocorre transformação de um nêutron em um próton
- partícula, muito ionizante, maior penetrância
RADIAÇÃO BETA +:
- partícula carregada negativamente
- emitida quando existe excesso de prótons em um núcleo em processo de estabilização
- transformação de um próton em um nêutron
- partícula, muito ionizante, maior penetrância
RADIAÇÃO GAMA:
- radiação eletromagnética (onda), eliminada por núcleos com excesso de energia mesmo depois da emissão de alfa e beta
FÍSICA DOS RX E TÉCNICAS RADIOGRÁFICAS
SÃO CONSIDERADAS RADIAÇÕES:
Partículas atômicas ou subatômicas energéticas (alfa, elétrons, pósitrons, prótons, nêutrons, etc) que são partículas corpusculares e ondas eletromagnéticas (radiações ondulatórias)
São emitidas espontaneamente por núcleos energeticamente instáveis
PRODUÇÃO DE RX E RADIOGRAFIA
PRODUÇÃO DE RX
Para a produção de RX, é necessário o deslocamento de elétrons das camadas L e K
Existem RX característicos ou de fluorescência (RX com espectro de energia bem definida, produzidos com salto de elétrons de uma camada para outra) ou de freamento(tem espectro contínuo, produzido no desvio da trajetória do feixe de elétrons que se aproxima dos núcleos do átomo)
Fenômeno de Bremstralung:
- produção decorrente da força centrípeta aplicada pelo núcleo do átomo-alvo sobre o elétron incidente (1% das interações beta -)
Características energéticas dos RX:
- ondas eletromagnéticas
- v=300.000km/s
- comprimentos de onda pequenos
- energia é função da frequência (alta energia: rx duro; baixa energia: rx mole)
- elétron-volt (eV): medida de energia transportada pelos fótons (radiações ionizantes tem energia>15eV)
Ampola de RX:
- câmara em alto vácuo (elétrons acelerados por uma ddp, emitidos por um filamento aquecido, colidem com um alvo de Z elevado)
Atenuação
- redução da intensidade de um feixe de RX à medida que atravessa a matéria
- fatores:
	* energia e fluxo do feixe incidente
	* densidade do meio
	* número atômico
	* quantidade de elétrons/grama meio
	* capacidade de absorção (coeficiente de atenuação de massa)
Filtros ou absorvedores
- melhoram qualidade dos RX porque delimitam a área de exposição
- aumentam a energia média do feixe porque absorvem fótons de baixa energia
Colimadores ou restritores
- delimitam a área de exposição
- formados por placas de chumbo tipo obturadores
Écran
- composto por: base plástica, camada refletora, camada fluorescente e camada protetora
- écrans de intensificação ou luminescentes:
	* converte fótons de RX em fótons visíveis para impressionar mais facilmente o filme
	* reduz a exposição do paciente
	* luminescência: fenômeno em que uma substância emite luz sob ação de um estímulo
	* fluorescência: inicia-se e termina com o estímulo
	* fosforescência: o fenômeno luminoso continua por mais algum tempo
Chapa radiográfica
- filme radiográfico: base plástica, camada de haleto de prata protegida por gelatina, emulsão (brometo de prata 90-99% + iodeto de prata 1-10%)
Grades radiográficas
- evitam que rx secundários cheguem na película radiográfica
IMAGEM RADIOGRÁFICA
Formação da imagem: quantidade de prata que precipita após exposição de luz em cada ponto da película preta
Revelação: hidroquinona interage com os íons de prata neutralizando-os e produzindo prata metálica
Contraste: é a revelação da radiação que atravessa o objeto e a radiação que atravessa as áreas vizinhas
- radio opaco: contraste positivo	- radio transparente: contraste negativo
Qualidade do RX: aquecimento do filamento (corrente), tempo de exposição, distância do objeto e ampola de RX, filtros
Densidade radiológica: número atômico
Densidade do objeto
Espessura do objeto
Uso e tipos de contraste
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM A MATÉRIA
INTERAÇÃO: ação de uma força e o efeito causado por essa ação
Durante a interação com a matéria ocorre deposição de energia pela radiação ionizante
Depende do meio e do tipo de radiação
Processos de interação:
- espalhamento coerente- efeito fotoelétrico
- efeito Compton
- produção de Par
- fotodesintegração
ESPALHAMENTO COERENTE OU RAYLEIGH
Interação do fóton com o átomo como um todo
Não ocorre transferência de energia para o meio
A direção do fóton espalhado é próxima a direção de incidência
Depende do número atômico e da energia do fóton
Ocorre em 5% das radiografias e não interferem na imagem, mas podem borrá-la
EFEITO FOTOELÉTRICO
Interação entre o fóton e o átomo-alvo
Toda ou quase toda energia é absorvida pelo meio
O fóton retira do átomo 1 elétron interno (camadas K ou L) e desaparece (ionização do átomo)
Desejável na radiografia, promove elevado contraste entre órgãos, é mais facilmente absorvido
RX característico
- salto eletrônico
- deslocamento de elétrons periféricos dá origem a fótons de baixa energia
EFEITO COMPTON
Fótons incidem sobre um elétron do átomo-alvo. Eles são deslocados e propagados em direção diferente do feixe incidente, produzindo 1 elétron Compton e 1 fóton espalhado. 
↓ângulo aumenta energia do fóton
Não retido pelos filtros da ampola, riscos para técnicos, pequeno ângulo de desvio favorece a passagem pela grade, enegrece o filme
DOSIMETRIA
CONCEITO: medida para determinar a energia transferida ao meio nas interações com RX e Gama. Cada meio que sofrer interação receberá uma energia transferida convertida em dose absorvida.
A transferência de energia do fóton para o meio se dá pela aquisição da energia cinética por partículas carregadas (elétrons) nos processos Compton, fotoelétrico e produção de par.
DOSE ABSORVIDA
Grandeza física relacionada à transferência de energia da radiação para o meio material
Rad(radiationabsorbed dose) = quantidade de radiação de qualquer natureza que deposita uma quantidade de energia equivalente a 100erg/g do meio absorvedor (1Gray = 100 rad)
INTENSIDADE DE RADIAÇÃO
É o fluxo de energia que atravessa uma dada superfície
COEFICIENTE LINEAR DE ABSORÇÃO
Capacidade do meio de reter a radiação incidente por unidade de percurso (depende do estado de agregação do meio)
COEFICIENTE MÁSSICO DE ABSORÇÃO DE ENERGIA
Coeficiente linear/densidade do meio
Determina o quanto foi absorvido naquele meio, independente do estado de agregação 
DETECTORES DE RADIAÇÃO
DETECTORES COM CÂMARAS DE IONIZAÇÃO
ELETROSCÓPIO DE LAURITSEN
Baseado na repulsão que dois corpos apresentam, quando carregados com cargas de mesmo sinal
Quando a radiação penetra no interior do eletroscópio, ela ioniza o meio formando pares iônicos
Os cátions migram para o polo negativo (parede do instrumento), enquanto os elétrons migram para o polo positivo (quartzo)
A chegada das cargas diminui a diferença de potencial entre os eletrodos, reduzindo o ângulo de afastamento entre o suporte metálico e o quartzo
Pode ser calibrado para ler doses (rad, Gy, rem)
É usado como dosímetro de bolso e estima a dose recebida por pessoas que estão sujeitas às radiações
O GEIGER-MULLER (G-M)
Quando as radiações penetram no interior do tubo, então são produzidos muitos pares iônicos na massa gasosa
Os pares iônicos migram para os eletrodos de acordo com as suas polaridades
A chegada de cargas com sinal contrário reduz a diferença de potencial entre os eletrodos e essa variação pode ser detectada e contada por um circuito eletrônico ligado ao tubo
Interação de radiações alfa e beta com o argônio, com liberação de elétrons. O meio tenta compensar isso, dando um elétron para o Argônio carregado positivamente. Nessa compensação, os elétrons migram para os orbitais de mais baixa energia, havendo emissão de radiação ultravioleta ou de raios X de baixa energia. Essas radiações interagem novamente com o átomo de Argônio e reproduzem o fenômeno, o que é indesejável. Por isso, ocorre o quenching.
Quenching (apagamento): utiliza-se um gás halógeno(self-quenching) para absorver essas radiações secundárias do argônio excitado, evitando, assim, que elas interfiram no processo de detecção. Pode se usar também um gás orgânico (quencher), que recebe as radiações e se decompõe. Os halogênios têm vantagem da durabilidade do tubo, mas a eficiência é menor do que com os gases orgânicos.
Vantagens: baixo preço, transportabilidade, robustez
Desvantagens: pequena interação com radiações gama em virtude da baixa densidade da mistura gasosa; absorção feita pelo material que oclui a janela, impedindo a penetração e a detecção e contagem de radiações alfa ou beta de pequena energia
CINTILADORES SÓLIDOS
Todas as radiações (alfa, beta ou gama) podem produzir cintilação quando interagem com meios apropriados
Centros de ativação: regiões que respondem mais facilmente à energia deixada por uma radiação, tornando-se excitadas. Todas as transferências de energia para a rede cristalina acabam nos centros de ativação.
Interação atômica: bandas de valência e condução
- banda de valência: abriga os elétrons de valência
- banda de condução: abriga os elétrons dotados de maior energia (podem abandonar o átomo facilmente, tornando-se livres, vagueando entre átomos)
- entre as bandas existe um gap proibido aos elétrons (quando elétrons de valência ganham energia, eles podem saltar para a banda de condução, deixando um buraco na banda de valência): esse processo, nos sólidos, representa uma ruptura de interações entre átomos com consequente formação de íons. O movimento contrário resulta em perda de energia.
BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
DOSE ABSORVIDA
Primeiras radiolesões: radiodermite (eritema, dor, edema, depilação e ulceração)
Dose absorvida: quantidade de energia absorvida pelos tecidos quando um corpo é exposto a uma radiação (maior dose, maiores chances de danos)
Efeitos indiretos: resultam da formação de radicais livres, originados por modificações das moléculas de água que constituem os meios intra e extracelular.
Efeitos diretos: produzidos quando a energia da radiação é absorvida diretamente por moléculas que são importantes nos diversos metabolismos das células (enzimas, DNA)
Efeitos somáticos (se manifestam no próprio indivíduo irradiado) e efeitos genéticos (se manifestam nos descendentes)
Dose limiar: aquela abaixo da qual não podem ser detectadas alterações no funcionamento e na expressão de um dado ser vivo
Dose subletal: a dose que não causa morte celular, independente da produção de outros efeitos.
RADICAIS LIVRES
Interação da radiação com a água, formando radicais livres
Há liberação de íons hidrogênio que reduzem o pH do meio, alterando a cinética das reações bioquímicas, levando à desnaturação das proteínas e morte celular
São muito reativos (podem interferir, portanto, no metabolismo dos lipídeos, proteínas e carboidratos)
RADIOSESENSIBILIDADE E OS MECANISMOS CELULARES DE DEFESA
As alterações produzidas sobre o DNA, o RNA ou sobre moléculas que controlam a síntese proteica produzem efeitos mais graves do que aquelas que se passam em enzimas já formadas ou moléculas que atuam como fatores intermediários nos diversos metabolismos
As células que apresentam grande atividade mitótica e aquelas mais indiferenciadas são mais sensíveis à radiação ionizante. Por isso, o sistema hemolinfopoético e o reprodutivo são mais agredidos do que o tecido nervoso e o parênquima renal.
Células com grande atividade mitótica: células neoplásicas: permite o uso de radiação para o tratamento
Protegem as células contra efeitos das radiações:
- substâncias com sulfidrilas
- sequestradores de radicais livres
- compostos que reduzem quantidade de oxigênio no meio
Aumento da radiossensibilidade dos tecidos biológicos (fatores):
- PO2 no tecido
- Quantidade de água por volume no tecido
- Temperatura
- Atividade mitótica
- Ausência ou bloqueio do sistema de restauração
- Exposição em dose única
ACIDENTE COM CÉSIO-37 EM GOIÂNIA
Considerações: 
Os radionuclídeos podem contaminar a pele do indivíduo ou mesmo penetrar no corpo por ingestão, inalação, lesão da pele, queimadura. Nesses casos, a substância radioativa continua a emitir radiação e o indivíduo contaminado pode contaminaroutras pessoas e o meio ambiente.
Primeiros sinais de contaminação grave: náuseas, vômitos, tonturas e diarreia.
Tratamento: rigorosa lavagem com água morna e sabão neutro; contaminação de pele tratada com vinagre, resina trocadora de íons, pomada de lanolina misturada ao dióxido de titânio. Permanganato de potássio e métodos para provocar sudorese. Azul-da-prússia para descontaminação do aparelho digestivo
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES NOS SERES VIVOS
Mecanismo: direto ou indireto/Natureza: reação tecidual ou efeito estocástico
ESTÁGIOS DA INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MÁTÉRIA
ESTÁGIO FÍSICO: ocorre ionização e excitação dos átomos da matéria
ESTÁGIO FÍSICO-QUÍMICO: quebras das ligações químicas da molécula em consequência da ionização de um de seus átomos
ESTÁGIO QUÍMICO: fragmentos da molécula quebrada se ligam a outras moléculas
ESTÁGIO BIOLÓGICO: surgem efeitos bioquímicos ou fisiológicos que produzem alterações morfofuncionais dos sistemas
MECANISMOS DE AÇÃO DAS RADIAÇÕES 
DIRETO: quando age diretamente nas moléculas importantes
Aberrações cromossômicas: o número de aberrações é medida direta da dose de radiação (dosimetria biológica)
Lesões: pontes de hidrogênio (reconstituídas), danos irreversíveis se numerosos e simultâneos, efeitos mutagênicos e cancerígenos, lesões no DNA
INDIRETO: quando age na molécula de água (radiólise), produzindo radicais livres
Radicais energéticos potencialmente danosos
DOSIMETRIA
DENSIDADE DE IONIZAÇÃO DO MEIO (LET): quantidade de energia que a radiação deposita no meio por unidade de trajeto percorrido
FATOR DE QUALIDADE: grandeza usada para estimar o dano biológico potencial das radiações
DOSE EQUIVALENTE = DOSE ABSORVIDA X FATOR DE QUALIDADE X DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO
Relaciona o dano biológico com as doses de radiação
EFEITO BIOLÓGICO RELATIVO OU EFICÁCIA BIOLÓGICA RELATIVA
Diferentes tipos te radiação produzem efeitos biológicos diferentes
Diferentes energias por unidade de comprimento por volume irradiado
NATUREZA DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
REAÇÕES TECIDUAIS: danos aos tecidos que resulta em morte celular em grande número
Gravidade do efeito é proporcional à dose
Limiar da dose: abaixo da qual não há lesão detectável
Muito sensíveis à radiação: linfócitos, linfomas, linfossarcomas
Raduiresistentes: osteosarcomas, melanomas, adenocarcinomas
Tipo inflamatório: eritema, mucosite, descamação
Síndrome aguda de radiação
- radiação única alta ou doses cumulativas em poucos dias
- vômitos, diarreia, cefaleia, febre, apatia, sudorese, hemorragia digestiva
- depende de: dose absorvida, tecidos irradiados, presença de radiossensibilizadores, características do indivíduo
Macromoléculas mais sensíveis:
- triptofano
- cistina
- cisteína
- fenilalanina
- tirosina
Tipos de reação:
- perda da capacidade de reprodução das células
- alterações fibróticas
- morte celular
* falência reprodutiva (início em células que se dividem rapidamente: pele, medula óssea, mucosa TGI)
* necrose
* apoptose
EFEITOS ESTOCÁSTICOS
Doses altas ou baixas e acima de um limiar
Não há limiar de dose para indução de dano ao DNA
Não há relação de gravidade entre dose e câncer
Maior a dose, maior o risco
Tecidos mais sensíveis: tireoide infantil, mama feminina, MO
Tecidos menos sensíveis: músculo, tecido conectivo
Tipos: 
- cancerígenos (células somáticas)
- hereditário (células germinativas)
OUTROS EFEITOS
Efeito Bystander: modificações que ocorrem em uma célula somente quando sua vizinha é atingida
Instabilidade genômica: aumento da taxa de acúmulo de aberrações cromossômicas que persistem durante muitos ciclos celulares nos descendentes das células atingidas e na célula bystander
Resposta adaptativa: dose baixa prévia reduz efeitos de dose alta aplicada horas depois das modificações ocorridas
RADIAÇÃO AMBIENTAL – BACKGROUND
Fontes naturais de radiação: solar, solo (urânio, tório), alimentos, carbono 14 no corpo, Terra (radiação gama)
RADIOPROTEÇÃO
FONTES NATURAIS DE RADIAÇÃO IONIZANTE:
Radiação natural, Radiação de fundo ou “background” radioativo (não criadas pelo homem)
BACKGROUND RADIOATIVO (fontes externas ou internas)
Externas
Radiação cósmica
Raios cósmicos primários
Radiação cósmica, do espaço sideral (do sol ou de outras galáxias e estrelas)
Maior parte: prótons de alta energia
Grande fluxo de núcleos de elementos pesados
Raios cósmicos secundários: sofrem modificação antes de chegar à superfície
Dose anual efetiva média recebida por pessoa
- varia com local onde vive, viagens aéreas e tempo em local desabrigado
Componentes da radiação cósmica:
- mole (fótons, elétrons e pósitrons) – aumenta com a altitude
- duro (mésons)
Fontes terrestres
Todos os elementos conhecidos com Z>83 possuem isótopos radioativos
Quantidade de radiação ambiental das fontes contidas no solo varia de acordo com o local, pois a composição do solo varia
Pedras e granitos > grau de exposição das pessoas
Internas
Chegam através do alimento e da água, são inalados, atravessam a barreira da pele (principalmente através de ferimentos)
Se depositam em tecidos e órgãos do corpo
FONTES ARTIFICIAIS:
Raios X, radionuclídeos, contaminantes presentes em produtos de consumo (cigarro, vidro, cerâmica), precipitação radioativa
OBJETIVOS DA RADIOPROTEÇÃO
Prevenir os riscos decorrentes dos efeitos não-estocásticos, obedecendo-se a doses limites de segurança
Estudos que definem como expor com critério os indivíduos que necessitam submeter-se à radiações
Padronizar procedimentos a fim de que os efeitos estocásticos da exposição possam situar-se dentro dos limites considerados aceitáveis
CONCEITO ALARA (AS LOW AS REASONABLY ACHIEVABLE)
Sempre que possível não se permitirá a exposição de indivíduos às radiações, quando esse procedimento não trouxer benefício ao indivíduo
A dose absorvida deve ser a mais baixa possível, mas que permita a realização do objetivo
Toda irradiação deve obedecer às doses preconizadas como limites de segurança
Em toda exposição, deve-se calcular os efeitos deletérios à saúde
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA PARA OS DIVERSOS TIPOS DE RADIAÇÃO
RX E RADIAÇÃO GAMA:
Duas formas de proteção: distância e blindagem
Distância: maior distância, menor intensidade dos raios. Método mais barato e prático.
Blindagem: a espessura do material é capaz de reduzir à metade a taxa de exposição a uma dada radiação
RADIAÇÕES ALFA E BETA:
Método de fácil execução, pois o poder de penetração é pequeno
As roupas podem fazer essa proteção
Mãos e rosto merecem atenção especial (capacete e luvas plásticas)
CONTROLE DAS FONTES RADIOATIVAS
FONTES EXTERNAS:
Monitores de ambiente nas áreas de grande atividade
Monitores portáteis
Dosímetros de bolso
Dosímetrostermoluminescentes
FONTES INTERNAS:
Exames periódicos dos líquidos orgânicos das pessoas que trabalham com material radioativo
Buscar contaminantes no sangue, saliva, secreções nasais, traqueopulmonares, fezes, urina (os radionuclídeos costumam ser eliminados na urina)
REGRAS GERAIS DE SEGURANÇA
É PROIBIDO:
Comer, beber, preparar comida, armazenar alimentos, fumar, usar cosméticos
Armazenar alimentos ou bebidas no mesmo refrigerador de amostras radioativas
Pipetar com a boca amostras radioativas
Manipular radionuclídeos quando se tem ferimentos
É OBRIGATÓRIO:
Usar luvas apropriadas
Identificação dos locais que guardam materiais radioativos
Usar capela ou caixa apropriada para manipular amostras radioativas que possam produzir gás ou outra forma de contaminação do ar
Isolar, em área apropriada, instrumentos e outros materiais contaminados
Construir-se pia com esgoto apropriado para lavar material contaminado
Recobrir mesas e bancadas de trabalho om papel apropriado
É RECOMENDADO:
Manipular com cuidado os instrumentos cortantes ou perfurocortantes
Manipular com cautela os solventes orgânicos (podem produzir lesão cutânea)
Usar dois pares de luva de polietileno
Monitorar com frequência roupas, mãos e pés
Usar roupas de proteção duranteo trabalho
DESCONTAMINAÇÃO
Depende do radionuclídeo envolvido e da extensão da contaminação
Vidraria: lavagem com água e sabão, ultrassom
Respingos: usar papel absorvente, lavar o local com água morna e sabão
APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE
APLICAÇÕES MÉDICAS
Radioterapia (fontes seladas, RX, aceleradores de partículas)
Medicina nuclear (terapia e diagnóstico)
Radiologia diagnóstica
RADIOTERAPIA = CURIETERAPIA
Usa a radiação ionizante como tratamento (braquiterapia: fonte selada colocada junto ao corpo)
Princípio: a dose deverá ser a máxima possível com o mínimo de comprometimento
A maior energia dos fótons (buildup) é no ponto de máxima dose
Os fótons caminham longos percursos antes de interagir com a matéria
Ocorre pouca atenuação no percurso
Predomina o efeito Compton
Poder de frenagem maior próxima ao alvo
Para minimizar o dano:
- uso de vários feixes (irradia regiões sadias com menor dose dirigida ao alvo)
- planejamento computadorizado (modulação da intensidade do feixe)
- blindagem perfeita e individualizada
TELETERAPIA
Teleterapia com fontes radioativas
Teleterapia com elétrons (tumores superficiais com região posterior muito radiossensível)
Teleterapia com partículas carregadas pesadas (prótons, íons de carbono)
IRRADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO
Transplante de medula óssea
MEDICINA NUCLEAR
Utiliza fontes não seladas, introduzidas no corpo do paciente (ingestão, inalação, injeção)
Terapia e diagnóstico
Radiofármaco = traçadores radioativos (substância química associada ao radionuclídeo reconhecida pelo organismo como similar a alguma substância que será processada por órgão ou tecido em estudo)
Radiodianóstico:
Detecção de radiofármacos
Cintiladores dotados de colimadores
Pet-scan
Spect (single photon emission tomography)
Radioimunoensaio
Pet-scan
Injetadoisótopos/radiofármacos
Mamografia
Dificuldade: radiação ionizante de maior absorção (fótons de baixa energia)
Tecido com densidades e número atômico parecidos
Tecido muito sensível à radio-indução
Equilíbrio entre efeito Compton e fotoelétrico, borrando mais a imagem
Características dos radioisótopos:
- meia-vida curta
- absorção preferencial
- rápida eliminação
- baixa radiação gama
OUTRAS APLICAÇÕES DAS RADIAÇÕES
RADIOESTERILIZAÇÃO:
Micro-organismos são mais resistentes à radiação que mamíferos (doses altas e fontes de fótons de alta energia)
Materiais embalados com produto final
Banco de tecidos humanos
Minimizar a imunigenicidade
Esterilização bacteriana
Redução de contágio infeccioso
Reduzindo o tempo de quarentena
Doença do enxerto contra hospedeiro
Ativação de células transplantadas (linfócitos T) que atacam o receptor (tecidos têm dose mais alta que o sangue
Agricultura
Irradiação de alimentos
Vantagens: aumenta durabilidade, diminuição da contaminação e da infestação, inibição do brotamento
Campo: insetos inférteis e tratamento de esgoto
Raio Laser
Radiação monocromática: mesmo feixe de luz
Coerente: fótons em concordância de fase
Colimada: fótons emitidos na mesma direção
Aplicações: termocoagulação, cortes rápidos com alta precisão, soldagem
Modificação de materiais
Coloração artificial com raios gama, melhoria no isolamento de fios elétricos, espessura de chapas de alumínio
REGISTROS E MEDIÇÕES
TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA
Também chamada planigrafia, laminografia, estratigrafia
Tipos
Convencional
Multislice
Helicoidal
Dual source
Princípio técnico: um tubo de rx gira 360° em torno da região do corpo que se quer estudar e a imagem obtida é o somatório de fatias de imagem dessa região
RESSONÂNCIA MAGNÉTICA
Técnica: registro da localização espacial da densidade de núcleos atômicos que existem em cada ponto da região estudada, quando submetida a um campo magnético
Teoria: núcleos atômicos apresentam o fenômeno de ressonância e emitem sinais de radiofrequência quando submetidos a campos magnéticos. Muito evidentes nos íons H+.
RM Funcional: marca áreas com maior consumo de oxigênio; radiofármaco
ULTRASSOM = ECOGRAFIA
Onda mecânica (sons com frequência > 20mil Hz)
Teoria: o órgão reflete a onda de ultrassom de acordo com sua densidade 
Muito densas: hipoecoicas (obstáculo à passaem do US, tendo pouco efeito de eco)
Pouco densas: hiperecoicas
Efeito Doppler (USG com Doppler): consiste na variação da frequência de um som, a depender da velocidade relativa entre fonte sonora e observador (transdutor)
Tipos:
Quanto à emissão de som:
De ondas contínuas
Pulsado
Pulsado de alta frequência
Quanto ao registro da imagem:
Modos A, M, B
3D
Com contraste de microbolhas
TERMOMETRIA
Termômetro clínico
Lembrar:
Calor é energia térmica em movimento
Temperatura mede o nível de energia térmica de um dado sistema
Hipotálamo:
Termólise: eliminação de calor
Termogênese: produção de calor
ESTETOSCÓPIO
Funcionamento explicado pela física dos tubos acústicos (evita a atenuação da onda sonora por espalhamento)
Composição:
Peças auriculares: para ajuste ao conduto auditivo
Tubos de conexão: flexíveis, paredes rígidas
Campânula: formato que evita preenchimento do espaço pela epiderme
Mola
Receptores sonoros
Frequência de sons na prática clínica: 60-400Hz
Receptor de diafragma: ideal para sons de baixa intensidade e alta frequência (bronquíolos, diástole)