6ª AULA Biossegurança com Radioisótopos

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Biossegurança com Radioisótopos
UNIP- Farmácia
Profa. Dra. Ana Paula Landi Librandi
2015
Histórico
Em 1895 teve início a ciência das radiações, com a descoberta dos raios X pelo físico alemão Wilhelmm Konrad ROENTGEN.
1901- Prêmio Nobel de Física pela descoberta
Histórico
A observação da radioatividade natural por Henri BECQUEREL em 1896 e a descoberta de fontes naturais emissoras de radiação, como Radio e Polônio, por Pierre e Marie Curie, em 1898. 
Estas descobertas empolgantes conduziram a uma nova era com muitos avanços científicos para o bem da humanidade e alguns para a fabricação de armas poderosas que destruíram as cidades japonesas Hiroshima e Nagasaki, causaram danos à população das ilhas Bikini, Chernobyl e Goiânia.
GRANDES DESASTRES
Bombardeamento de Hiroshima e Nagasaki 
GRANDES DESASTRES
Chernobyl
GRANDES DESASTRES
Acidente de Goiânia
APLICAÇÕES
Tratamento do câncer
Esclarecimento das causas de várias patologias, notadamente no diagnóstico diferencial das complicações clínicas e cirúrgicas,
Indústria, 
Arqueologia, 
Estudo das funções climáticas, 
Agricultura, 
Conservação de alimentos, 
Esterilização de materiais cirúrgicos, 
Engenharia, 
Biologia molecular, e outros.
O que são radioisótopos?
Fenômeno nuclear que é formado por Isótopos, que são átomos com o mesmo número atômico e diferente número de massa.
São elementos com estrutura nuclear instável que procuram alcançar a estabilidade a partir da emissão de partículas e/ou ondas eletromagnéticas.
Os átomos radioativos fazem parte de nosso meio ambiente, estão nos alimentos e nos seres vivos. Existem cerca de 340 nuclídeos naturais dentre os quais, aproximadamente, 70 são radioativos. (Todos os elementos com Z>80 possuem isótopos radioativos e todos os isótopos de elementos com Z>82 são radioativos). 
O que são radioisótopos?
As radiações podem até atravessar a matéria ou serem absorvidas por ela, o que possibilita múltiplas aplicações. Pela absorção da energia das radiações (em forma de calor) células ou pequenos organismos podem ser destruídos. 
Essa propriedade, que normalmente 
é altamente inconveniente para os 
seres vivos, pode ser usada em 
seu benefício, quando empregada
 para destruir células ou microrganismos 
nocivos. 
ESTRUTURA DO NÚCLEO
Elementos químicos naturais
ISÓTOPOS
O urânio, que possui 92 prótons no núcleo, existe na natureza na forma de 3 isótopos.
U-234, com 142 nêutrons (em quantidade desprezível);
U-235, com 143 nêutrons, usado em reatores PWR, após enriquecido (0,7%)
U-238, com 146 nêutrons no núcleo (99,3%) 
RADIOATIVIDADE
Ionização: É o processo em que se altera massa e/ou a carga de uma molécula
 
Radiação provoca ionização dos:
RADIAÇÃO ALFA 
OU PARTÍCULA ALFA
Um dos processos de estabilização de um núcleo com excesso de energia é o da emissão de um grupo de partículas positivas, constituídas por dois prótons e dois nêutrons, e da energia a elas associadas. São as radiações α ou partículas α, núcleos de hélio (He), um gás chamado “nobre” por não reagir quimicamente com os demais elementos. 
RADIAÇÃO BETA 
OU PARTÍCULA BETA
Outra forma de estabilização, quando existe no núcleo um excesso de nêutrons em relação a prótons, é através da emissão de uma partícula negativa, um elétron, resultante da conversão de um nêutron em um próton. É a partícula β − ou, simplesmente, partícula β. 
No caso de existir excesso de cargas positivas (prótons), é emitida uma partícula β +, chamada pósitron, resultante da conversão de um próton em um nêutron. Portanto, a radiação β é constituída de partículas emitidas por núcleo, quando da transformação de nêutrons em prótons (partículas β) ou de prótons em nêutrons pósitrons.
RADIAÇÃO GAMA
Geralmente, após a emissão de uma partícula alfa (α) ou beta (β), o núcleo resultante desse processo, ainda com excesso de energia, procura estabilizar-se, emitindo esse excesso em forma de onda eletromagnética, da mesma natureza da luz, denominada radiação gama (γ). 
PARTÍCULAS E ONDAS
Partículas: Possui massa, carga elétrica e velocidade, esta depende do valor de sua energia.
Ondas eletromagnéticas: Não possuem massa e se propagam com a velocidade de 300.000 km/s, para qualquer valor de sua energia. São da mesma natureza da luz e das ondas de transmissão de rádio e TV. 
Os efeitos das radiações sobre os seres vivos são muitos e complexos, os quais visam correlacionar fatores como:
Dose recebida;
Energia;
Tipos de radiação;
Tipo de tecido;
Órgãos atingidos, dentre outros...
RADIAÇÕES
Radiações ionizantes.
Radiações não ionizantes.
CLASSIFICAÇÃO DAS RADIAÇÕES
Consiste de exposição à altas doses de radiação em breves intervalos de tempo. 
Consiste na exposição a baixas doses num intervalo de tempo mais extenso.
NÍVEIS DE EXPOSIÇÃO
Perda de cabelo;
Esterilidade;
Cataratas;
Síndrome aguda de radiação
EFEITOS DAS ALTAS DOSES
EFEITOS DAS BAIXAS DOSES
Efeitos genéticos;
Efeitos somáticos;
Efeitos in-útero;
Efeitos Biológicos
Varia de dezenas de minutos até dezenas de anos
É uma resposta natural de um organismo, ou parte da pele, a um agente agressor ou modificador 
Se a quantidade de efeitos for pequena, o organismo pode recuperar, sem que a pessoa perceba
Classificação dos Efeitos Biológicos
Em função da dose e forma de resposta:
- Estocásticos e Determinísticos
Em termos do tempo de manifestação:
- Imediatos e Tardios
Em função do nível de dano:
- Somáticos e Genéticos (hereditários)
Efeitos Imediatos 
Ocorrem num período de poucas horas até algumas semanas após a exposição
Exemplo: Radiodermite
Aparecem depois de anos ou mesmo décadas
Exemplo: Câncer
Efeitos Tardios
Efeitos Somáticos 
Surgem do dano nas células do corpo 
O efeito aparece na própria pessoa irradiada
Depende da dose absorvida, da taxa de absorção, da região e da área do corpo irradiada
Efeitos Genéticos ou Hereditários
São efeitos que surgem no descendente da pessoa irradiada
É o resultado de um dano produzido pela radiação em células dos órgãos reprodutores 
Tem caráter cumulativo
Independe da taxa de absorção da dose
Efeitos Estocásticos
A probabilidade de ocorrência é proporcional a dose recebida
Não existe um limiar de dose
Sua probabilidade de ocorrência é maior para doses de radiação maiores 
A severidade é independente da dose
Nenhuma dose é considerada segura
Efeitos Determinísticos
Causados por irradiação total ou localizada de um determinado tecido
Existe um limiar de dose
A severidade do dano aumenta com a dose aplicada
A probabilidade é nula para valores abaixo do limiar e 100% para valores acima
Exposição local
As lesões mais severas em altas doses são:
Lesões na pele
Sintomas
Doses (Gy)
Eritema(vermelhidão) precoce
3-10
Epiderme Seca
10- 15
Queda nos pelos e cabelos
Radiodermite
Necrose
15-25
Lesões nas Gônadas (homem)
Sintomas
Doses (Gy)
Esterilidade temporária
0,3
Esterilidade definitiva
5
Sintomas
Doses (Gy)
Ocorre acima
2
Lesões nos olhos
Síndrome Aguda da Radiação
Conjunto de sintomas que aparecem em vítimas de acidentes envolvendo doses elevadas de radiação
Acidentes com fontes radioativas de alta atividade e ou Contaminação Interna por radionuclídeos
Exposição de corpo Inteiro
A sensibilidade de cada órgão depende de fatores como:
O volume do órgão irradiado
O tempo da exposição 
Taxa de dose
Sintomas e sinais em ordem crescente 
BENEFÍCIOS DAS RADIAÇÕES
TIPO DE RADIAÇÃO
APLICAÇÕES GERAIS
EFEITO BILÓGICO
Ultravioleta
LâmpadasUV usadas como germicidas e na cosmética.
Térmico–foto-químico.
Luz visível
Iluminação e no trabalho agrícola.
Térmico–foto-químico.
Infravermelho
Fonte de calor (usada emfornos e fundições).
Térmico.
Micro-ondas/ Radiografia
Fontes de calor (secadores e fornos),comunicações e aparelhos de fisioterapia.
Térmico.
Laser
Defesa, medicina,espetáculos...
Térmico.APLICAÇÕES NA ÁREA DA SAÚDE
APLICAÇÃO NA ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAIS CIRÚRGICOS
Radiações suficientemente energéticas podem destruir fungos e bactérias, daí a indústria farmacêutica utiliza fontes radioativas para esterilizar seringas, luvas cirúrgicas, gaze e material farmacêutico descartável, em geral.
Mata todos os microrganismos por meio da ruptura da estrutura do seu DNA, não afetando o produto em si. 
O cobalto-60 é o material mais utilizado como fonte de radiação.
Esta técnica leva vantagem sobre alguns métodos convencionais, que necessitam de altas temperaturas (esterilização com calor), uma vez que permite a irradiação de materiais plásticos, como seringas e fios cirúrgicos, sem afetar sua integridade, pois tais materiais se deformariam ou se danificariam de tal forma que não poderiam ser mais utilizados. A embalagem permanece selada e intacta durante o processo de esterilização, evitando o manuseio em qualquer fase e garantindo a esterilidade do produto até omomento da abertura da embalagem. 
Não deixa resíduos tóxicos e não induz radioatividade nos produtos (energias envolvidas são insuficientes para interações com os núcleos).
Entretanto em determinados materiais cirúrgicos esta técnica apresenta algumas desvantagens, como por exemplo, a radiação pode mudar a estrutura de alguns tipos de plástico, tornando-os quebradiços, diminuindo a chance de reciclagem do objeto.
APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA
Vários seguimentos industriais fazem uso dos radioisótopos devido a sua propriedade de penetrar na matéria e assim pode-se examinar o interior de materiais e conjuntos lacrados sem destruí-los. 
A aplicação de radioisótopos mais conhecida na indústria é a radiografia de peças metálicas ou gamagrafia (impressão de radiação gama em filme fotográfico) industrial, utilizada na área de controle da qualidade para verificar se há defeitos ou rachaduras no corpo das peças. São utilizados na inspeção da qualidade das soldas em aviões, carros, navios, trens, tubulações (de gás, água, metrô).
Vários tipos de radiações que podem ser utilizadas para indução e intensificação de cores em cristais: - raios gama e feixe de elétrons na gema(pedra preciosa) devido ao tipo de interação nuclear que ocorre (não induzem radionuclídeos). 
APLICAÇÃO NA AGRICULTURA
É possível acompanhar, com o uso de traçadores radioativos, o metabolismo das plantas, verificando o que elas precisam para crescer, o que é absorvido pelas raízes e pelas folhas e onde um determinado elemento químico fica retido. Uma planta que absorveu um traçador radioativo pode, também, ser “radiografada”, permitindo localizar o radioisótopo. Para isso, basta colocar um filme, semelhante ao usado em radiografias, sobre a região da planta durante alguns dias e revelá-lo. Obtém-se o que se chama de auto-radiografia da planta.
A técnica do uso de traçadores radioativos também possibilita o estudo do comportamento de insetos, como abelhas e formigas. Ao ingerirem radioisótopos, os insetos ficam marcados, porque passam a “emitir radiação”,e seu “raio de ação” pode ser acompanhado. No caso de formigas, descobre-se onde fica o formigueiro e, no caso de abelhas, até as flores de sua preferência.
Outra forma de eliminar pragas é esterilizar os respectivos “machos” por radiação gama e depois soltá-los no ambiente  ou identificando qual predador se alimenta de determinado inseto indesejável
APLICAÇÃO NA CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Nos alimentos para consumo humano, a radiação gama elimina microrganismos patogênicos, como a Salmonella typhimurium.
A irradiação de frutas, além de suprimir infestações indesejadas, eleva a vida útil do produto e aumenta o tempo para seu consumo, ao contrário da desinfecção com calor,que acelera o processo de amadurecimento.
Existem vários processos relacionados com a preservação temporária e conservação permanente de produtos alimentícios, onde pode ser aplicada a tecnologia das radiações, às vezes com uma opção frente a outros métodos tradicionais. Consiste na exposição dos alimentos à radiação por um período de tempo limitado com o objetivo de destruir microrganismos, insetos ou processos vitais com a germinação. Portanto, evitar a deterioração dos alimentos. A vantagem da utilização desta metodologia é que os alimentos podem ser tratados depois de embalados e/ou congelados. 
APLICAÇÃO NA CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS
As perdas do valor nutritivo são comparáveis com os produzidos por outros processos de armazenamento.
Os alimentos contêm componentes que, embora presentes em concentrações muito baixas regulam seu sabor, seu aspecto e seu valor nutritivo. Estes componentes são muito lábeis sob irradiação e, se a dose de radiação for alta, pode causar transformações no sabor, odor e na cor desses alimentos. Embora doses altas sejam necessárias para esterilizar totalmente um alimento, doses muito pequenas têm a propriedade útil de estender a vida de alimentos
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Uso de filme dosimétrico
Níveis de radiação estabelecidos
 pelo laboratório
Proibido fumar ou consumir 
qualquer tipo de comida ou bebida
Proibido pipetar com a boca
Uso obrigatório de avental 
com punho cirúrgico
Uso de luvas de borracha ou plástica, e sempre, verificar se as luvas estão contaminadas,devendo o nome ser marcadas no punho e guardadas secas, envoltas por toalhas de papel.
Abra as torneiras com o antebraço ou o dorso da mão.
Não toque o rosto ou qualquer parte exposta do corpo com a luva de trabalho. Em caso de resfriado use lenços de papel.
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Ao terminar o trabalho, lave bem as luvas com detergente, verifique também se as mãos, avental e sapatos não estão contaminados.
Forre todas as superfícies de trabalho com uma camada de papel impermeável (ou plástico) e, por cima, uma camada de papel absorvente.
Antes de iniciar o trabalho, selecione o material de laboratório a ser utilizado.
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Prepare um recipiente devidamente rotulado para resíduos líquidos radioativos e outro para resíduos sólidos.
Prepare um recipiente devidamente rotulado para colocar materiais de laboratório contaminados reutilizáveis, como pipetas, funís, frascos, bastonetes.
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Utilize a capela especial para manipular materiais radioativos voláteis ou pulverizados (Classe II tipo B-2 ou B-3).
Transporte às substâncias radioativas somente em bandejas, cofres de chumbo ou outros recipientes adequados, devidamente rotulados.
Reduza ao máximo o tempo de exposição ao material radioativo.
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Coloque todo o material contaminado em recipientes previamente preparados e devidamente marcados com rótulos de material radioativo.
Tome cuidado para não respingar líquidos radioativos na superfície de trabalho ou no chão, quando para ajustar pipetas ou seringas.
Soluções radioativas derramadas devem ser absorvidas imediatamente com algodão ou papel absorvente. Verifique a intensidade de contaminação do local e chame o responsável pela proteção radiológica
Instruções Gerais para o Manuseio de Radioisótopos em Laboratório
Instruções com resíduos radioativos
sólidos: deverão ser colocados em recipientes apropriados, devidamente rotulados. Chame o responsável pela proteção radiológica e entregue-lhe os recipientes.
líquidos: com baixa radioatividade devem ser despejados na pia destinada a este fim, não devendo o nível de atividade exceder a 0,01 microcuries/litro de solução.
Ao lavar material contaminado na pia destinada a este fim, deixe correr água em abundância.
Nunca deixe material ou resíduo radioativo de alta atividade no local de trabalho ao encerrar o expediente. Coloque-o em um lugar apropriado no laboratório.
Não guarde no laboratório material radioativo de alta atividade por período maior que uma semana. Chame oresponsável pela proteção radiológica e entregue-lhe o material.
Níveis de radiação
Maximo: 40 mrem/semana ou 1mrem/hora de trabalho ou 250 contagens/minuto obtidos com detector GM de janela fina.
O levantamento radiológico de cada laboratório deverá ser feito diariamente pela pessoa responsável, ao final do período de trabalho, anotando todas as zonas que apresentarem níveis de radiação acima dos máximos permissíveis, a intensidade da radiação e os radioisótopos utilizados.
Legislação Brasileira de Uso de Radioisótopos
CNEN- Comissão de Energia Nuclear:
Regulamenta o uso de materiais radioativos no Brasil
Credencia laboratórios e pessoal
Fiscalização do cumprimento das normas (CNEN NE-3.01, -6.02, 1998)
CNEN NE -3.01- descreve as Diretrizes Básicas de proteção Radiológica
CNEN NE -6.02 - Classificação dos laboratórios:
IV – pequenos laboratórios de radioimunoensaios (RIA)
V- laboratórios médios de RIA e pequenas unidades de Medicina Nuclear (MN)
VI- laboratórios de RIA que fazem suas próprias marcações e unidades de MN