Biofísica Radiações - Apostila Biologia

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CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 1 
CAPÍTULO I – ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO 
ELETROMAGNÉTICO 
 
Estrutura Atômica 
 
1 – Aspectos Gerais 
 
O núcleo de qualquer átomo 
possui duas espécies de partículas: 
os prótons e os nêutrons. Estas 
partículas têm aproximadamente a 
mesma massa. O próton tem carga 
elétrica +e e o nêutron possui carga 
elétrica nula. O número de prótons é 
o número atômico (Z) do átomo, que 
é igual ao número de elétrons. O 
número de nêutrons é representado 
por (N). Logo o número total de 
nucleons (prótons e nêutrons) é o 
número de massa (A) do núcleo, ou 
sejá A = N + Z. 
 
 1.1 Estabilidade nuclear 
 
 Nos núcleos leves, a maior 
estabilidade nuclear é atingida 
quando o número de prótons é 
aproximadamente igual ao número de 
nêutrons, isto é N ~ Z. Nos núcleos 
mais pesados, a repulsão 
eletrostática faz com que a 
estabilidade seja maior quando os 
nêutrons são mais numerosos que os 
prótons. 
 A figura 1 mostra o gráfico de 
N contra Z para os núcleos estáveis. 
A reta N=Z é obedecida quando os 
valores de N e Z são pequenos. 
Podemos entender melhor esta 
tendência pela consideração da 
energia total de X partículas numa 
caixa unidimensional. A figura 2 
mostra os níveis de energia no caso 
de 8 nêutrons, e no caso de 4 
nêutrons e 4 prótons. Em virtude do 
princípio de exclusão, somente duas 
partículas idênticas (com spins 
opostos) podem ocupar um mesmo 
estado de energia (b). Assim, a 
energia total no caso de 4 nêutrons e 
4 prótons é menor que no caso de 8 
nêutrons (ou de 8 prótons) (a). 
Entretanto, quando se leva em conta 
a energia de repulsão coulombiana, o 
resultado se altera, já que essa 
energia é proporcional a Z2. Neste 
caso, quando A for grande (e, 
portanto Z também for grande) a 
energia total do núcleo cresce menos 
pela adição de 2 nêutrons do que 
pela adição de 1 nêutron e 1 próton, 
em virtude da repulsão eletrostática. 
 
 1.2 - Massa e energia de 
ligação 
 
 Segundo a teoria relativista a 
massa de um núcleo não é igual à 
soma das massas dos nucleons 
individuais constituintes do núcleo. 
Quando dois ou mais nucleons se 
fundem para formar um núcleo, a 
massa em repouso total diminui e há 
liberação de energia. Inversamente, 
para quebrar um núcleo é necessário 
injetar energia no sistema a fim de 
aumentar a massa em repouso. A 
energia envolvida é igual ao produto 
da variação da massa por c2 (sendo c 
= velocidade da luz no vácuo). A 
energia de ligação de um núcleo é 
exatamente a diferença entre a soma 
das massas dos nucleons em 
repouso de um núcleo e a massa 
deste núcleo em repouso. 
 As massas atômicas e 
nucleares podem ser expressas em 
unidades de massa unificada (u), 
que é definida como 1/12 da massa 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 2 
do 12C. Como energia em repouso de 
1 uma é igual a 931,5 MeV a 
energia de ligação de um núcleo 
pode facilmente ser calculada. 
Consideremos por exemplo o átomo 
de 4He (2p e 2n): 
 
1p ~ 1,0073 u 
 1n ~ 1,0087 u 
 1e ~ 0.00055 u 
 4He ~ 4,002603 u logo: 
 
massa do núcleo do 4He = 4,001503 
u ( 4,002603 u - 0.0011* u= 
4,001503 u ) 
massa dos nucleons = 4,032 u 
( 2 x 1,0073 + 2 x 1,0087 = 4,032 u ) 
 
diferença = 0.030497 u 
 
energia de ligação = 0.030497 x 
931,5 MeV = 28,40 MeV 
 
 
 A figura 3 mostra que acima de 
um determinado valor de A, há um 
número fixo de ligações por nucleon, 
como se cada núcleo fosse atraído 
pelos seus vizinhos próximos (porção 
inicial da curva). A lenta diminuição 
para valores elevados de A, se deve 
à repulsão coulombiana entre os 
prótons. Para valores de A maiores 
que aproximadamente 260 a repulsão 
é tão grande que o núcleo se torna 
instável e sofre fissão espontânea. 
 
 
2 - Partículas elementares 
 
Durante certo tempo pensou-
se que só existissem três partículas 
elementares: o próton, o elétron e o 
nêutron. Entretanto, com a 
construção de grandes aceleradores 
de partículas, com energias cada vez 
maiores, foram descobertas novas 
partículas que, numa época ou outra 
foram consideradas elementares. Nos 
dias de hoje, conhecem-se várias 
centenas de partículas (quadro 3). 
Além das propriedades usuais das 
partículas, como massa, carga e spin, 
descobriram-se novas propriedades 
como estranheza, charme e cor. 
Sendo assim classificadas: hádrons, 
léptons e bósons. 
 
2.1 - Hádrons 
 
São partículas compostas por 
quarqs, que compõe o avanço 
teórico mais importante no 
entendimento das partículas 
elementares. De acordo com este 
modelo os prótons e nêutrons seriam 
constituídos pelas combinações de 
três partículas realmente 
elementares, os quarqs. No modelo 
original, os quarqs possuem três tipos 
denominados sabores identificados 
como u, d, e s (up, down e strange, 
respectivamente). Desta forma, o 
modelo propõe que os prótons seriam 
constituídos de três quarqs (2u e 1d), 
enquanto que, os nêutrons seriam 
constituídos por 2d e 1u. 
 
2.2 – Léptons 
 
 São os elétrons, neutrinos e 
partículas mais pesadas como o 
muon e o tâu (os quais decaem 
rapidamente para léptons mais 
leves). Até o momento os léptons 
parecem ser partículas realmente 
elementares, pois não se dividem em 
entidades menores e parecem não ter 
tamanho mensurável nem estrutura 
para tal. 
 
2.3 – Bósons 
 São partículas transportadoras 
de força. O que nós pensamos 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 3 
normalmente como "forças" são, na 
verdade, os efeitos das partículas 
transportadoras de força sobre as 
partículas da matéria. Uma coisa 
importante sobre as transportadoras 
de força, é que uma partícula 
transportadora, de um tipo particular 
de força, só pode ser absorvida ou 
produzida por partículas da matéria 
que são afetadas por essa força. Por 
exemplo, elétrons e prótons têm 
carga elétrica; portanto, eles podem 
produzir e absorver as 
transportadoras de forças 
eletromagnéticas, ou seja, o fóton. Os 
bósons até agora identificados são: 
gluons, fótons, bósons vetoriais (W-, 
W+ e Z0). A quadro 3 mostra a 
participação de cada um em relação 
as forças que eles “comunicam”. 
 
3 - As quatro forças 
 
 As várias partículas que 
compõe o universo interagem entre si 
de quatro maneiras diferentes. Cada 
uma delas é uma forma particular de 
interação (ou usando um termo mais 
comum: força). Toda partícula 
existente no universo é fonte de uma 
ou mais destas forças. O volume de 
espaço que esta força pode atuar é 
chamado de campo de força. 
 As quatro forças conhecidas 
no universo estão relacionadas no 
quadro 1 em ordem decrescente de 
intensidade (sendo tomada como 
parâmetro a força eletromagnética). 
Qualquer partícula capaz de 
servir como fonte de um campo de 
força responderá a um campo 
semelhante. Desta forma, o quadro 2 
apresenta as principais partículas do 
átomo e as forças por elas exercidas. 
Além das diferentes intensidades, as 
quatro forças também atuam em 
distâncias diferentes. Por exemplo, 
apesar de ser muito mais intensa que 
as outras forças a força nuclear forte 
só atua em distâncias incrivelmente 
pequenas, da ordem de 10-13 cm ou 
menos. Esta distância representa 
praticamente a largura do núcleo 
atômico. 
Cada tipo de força é mediado pela 
troca de bósons, como já 
mencionado. 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 4 
Espectro eletromagnético 
 
 As ondas eletromagnéticas 
incluem ondas como a luz, as ondas 
de rádio, os raios X e outras 
radiações. Os diversos tipos de 
ondas diferem apenas no 
comprimento da onda e na freqüência 
que estão relacionadas pela fórmula 
abaixo:f = c/ 
 
 A onda eletromagnética é 
produzida quando cargas elétricas 
são aceleradas, sendo representada 
como uma dupla vibração que 
compreende um campo magnético H 
e um campo elétrico E. Estas duas 
vibrações estão em fase, possuem 
direções perpendiculares e se 
propagam no vácuo com velocidade 
da luz (Fig. 4). A freqüência de 
oscilação da onda eletromagnética 
corresponde à freqüência de 
oscilação da carga, logo o 
comprimento da onda é determinado 
pela freqüência de oscilação das 
cargas. 
A quantidade de energia transportada 
em cada fóton pode ser facilmente 
calculada a partir de seu 
comprimento de onda por meio da 
fórmula abaixo: 
 
E = 1240/, onde 1240 corresponde 
ao produto da constante de Planck 
pela velocidade da luz no vácuo. 
 
A quadro 4 mostra o espectro 
eletromagnético e os nomes que 
estão habitualmente associados aos 
diversos intervalos de comprimento 
de onda e freqüência. Estes 
intervalos não são, muitas vezes, 
bem definidos e em alguns casos 
podem se sobrepor. Por exemplo, 
ondas de comprimentos próximos a 
0,1 nm são usualmente denominados 
raios X, entretanto, se forem 
originados no núcleo atômico são 
denominados raios gama. 
 O olho humano é sensível a 
comprimentos de onda entre 400 e 
700 nm, o da luz visível. Os 
comprimentos mais curtos do 
espectro do visível correspondem à 
luz violeta, e os mais longos à luz 
vermelha. Todas as cores do arco-íris 
têm comprimentos de onda entre 
estes extremos. Ondas com 
comprimentos inferiores e superiores 
a luz visível correspondem à radiação 
ultravioleta e radiação infravermelha, 
respectivamente. A radiação térmica 
emitida pelos corpos nas 
temperaturas ordinárias está na 
região infravermelha do espectro 
eletromagnético. Não há limites para 
os comprimentos de onda da 
radiação eletromagnética; ou seja, 
teoricamente todos os comprimentos 
de onda são possíveis. 
 As diferenças entre os diversos 
comprimentos de onda são muito 
importantes. O comportamento das 
ondas depende muito das dimensões 
relativas dos comprimentos de onda e 
dos corpos físicos que as ondas 
encontram. Os raios X, por exemplo, 
que possuem comprimentos muito 
curtos e freqüências muito altas, 
penetram com facilidade em muitos 
materiais que são opacos à luz, que 
tem freqüências menores e são 
absorvidas pelos materiais. As 
microondas têm comprimentos de 
onda da ordem de alguns centímetros 
e freqüências próximas as 
freqüências de ressonância natural 
das moléculas de água nos sólidos e 
nos líquidos. Por isso, as microondas 
são facilmente absorvidas pelas 
moléculas de água dos alimentos. 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 5 
Quadro 1 - Intensidade relativa as quatro forças 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 2 - Partículas e forças 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 3 – Partículas e suas famílias 
 
 
 
 
ÁTOMO 
LÉPTONS 
(Partículas que viajam 
sozinhas) 
elétron elétron-neutrino 
muon muon-neutrino 
tau tau-neutrino 
QUARKS 
(partículas presas no 
interior de partículas) 
UP DOWN 
CHARM STRANGE 
TOP BOTTOM 
 
 
 
BÓSONS 
(Partículas mensageiras que 
transmitem as quatro forças da 
natureza) 
 
 
 
 
fóton 
força eletromagnética 
 
gluon 
 força nuclear forte (adesiva entre os quarks) 
 
bósons vetoriais (W-, W+, Z0) 
força nuclear fraca (aparecem na desintegração 
radioativa) 
gráviton 
força gravitacional (ainda não descoberto) 
 
Força Intensidade 
Nuclear forte 103 
Eletromagnética 1 
Nuclear fraca 10-11 
Gravitacional 10-39 
Forças Prótons Nêutrons Elétrons 
Nuclear forte sim sim Não 
Nuclear fraca sim sim sim 
Eletromagnética sim não sim 
Gravitacional sim sim sim 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 6 
 
 
Figura 1 – Curva de estabilidade Figura 2 – Caixa unidimencional representando os diferentes 
N x Z dos níveis de energia no núcleo 
 
 
 
 
 Figura 3 – Energia de ligação por núcleon em função do 
 número de massa A 
 
 
 
 
 
 
 Figura 4 – representação esquemática de uma onda eletromagnética 
 
 
 . 
 4 
3 
2 
1 
16E
1 
9E
1 
4E
1 
E1 
n E 
 4 
3 
2 
1 
16E
1 
9E
1 
4E
1 
E1 
n E 
CAP. I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 7 
EXERCÍCIOS 
 
1 – O átomo: 
 
Quais seus principais constituintes? 
 
2 – Forças intranucleares: 
 
a – O que são? 
b – Como atuam na manutenção da estrutura nuclear? 
c – Quais as principais partículas envolvidas? 
 
3 – Defeito de massa 
 
a – O que é? 
b – Como pode ser calculado? 
c – Calcule a energia de ligação do 6Li, sabendo que sua massa nuclear é de 
6,01537 uma? 
 
4 – O espectro eletromagnético 
 
a – O que é? 
b – Identifique as faixas que podem ser encontradas 
 
CAP. II DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 1 
CAPÍTULO II – DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 
 
1 - O núcleo e suas radiações 
 
 Os núcleos que não são estáveis 
são radioativos, isto é, transformam-se 
espontaneamente em outros núcleos, 
emitindo radiação. 
 Uma das primeiras descobertas 
após a identificação dos elétrons foi a 
dos Raios X, por Roentgen, em 1895. 
Em 1896 H. Becquerel investigou o 
relacionamento entre os raios X e o 
escurecimento de filmes fotográficos, 
através de materiais compostos de 
urânio. Ele sugeriu que o urânio emitia 
energia, que após penetrar a camada de 
papel, ainda era capaz de escurecer os 
filmes. Ele então se referiu a essa 
energia como radiação ativa. Em 1898 o 
casal Curie descobriu dois novos 
elementos que exibiam este 
comportamento, o rádio e o polônio, e 
lançaram o termo radioatividade. 
Esses experimentos indicaram que 
átomos radioativos possuem algumas 
propriedades interessantes: escurecem 
filmes, ionizam gazes, produzem 
cintilação em certos materiais, penetram 
na matéria, matam tecido vivo, liberam 
grande quantidade de energia com 
pequena perda de massa e não são 
afetados por alterações químicas ou 
físicas do material emissor. 
A experiência que revelou mais 
completamente a natureza da 
radioatividade esta descrita na figura 1, 
onde radiações emitidas por elementos 
radioativos são dirigidas através de um 
campo eletromagnético produzido por 
duas placas paralelas. O resultado desta 
experiência indica que um único feixe de 
radiação é desdobrado em três pelo 
campo magnético. Um é defletido em 
direção à placa negativa (portanto é um 
feixe carregado positivamente), um é 
defletido em direção a placa positiva 
(portanto é um feixe carregado 
negativamente), e o terceiro não sofre 
deflexão (portanto é um feixe sem carga 
elétrica). Como a natureza destes feixes 
ainda não era conhecida eles foram 
denominados como raios alfa, raios 
beta e raios gama, respectivamente. 
 
 
1.1 - Desintegração alfa () 
 
Experimentos realizados em 1908 
confirmaram a identidade da partícula 
alfa com o núcleo do átomo de hélio 
2He
4
. Esta partícula é constituída de dois 
prótons e dois nêutrons fortemente 
ligados entre si (alta energia de ligação). 
Seu processo de decaimento pode 
ser escrito como: 
 
 Z X 
A
  Z-2Y 
A-4
 + 2He
4
 
 
O descendente de um núcleo 
radioativo é, muitas vezes, também 
radiativo é desintegra-se por emissão dealfa ou de beta, ou ambas as formas. 
 
 
1.2 - Desintegração beta () 
 
A emissão de radiação beta é um 
processo mais comum em núcleos leves 
ou de massa intermediária, que possuem 
um excesso de nêutrons ou de prótons 
em relação à estrutura estável 
correspondente. Radiação beta é o termo 
usado para descrever elétrons de origem 
nuclear carregados negativamente (e
-
) ou 
positivamente (e
+
). Existem três formas 
de emissão beta: 
-
, 
+
 e captura K. 
 
1.2.1 - Beta negativa (
-
) 
 
Esta emissão ocorre em núcleos 
instáveis porque possuem excesso de 
nêutrons. Este núcleo tenderá a se 
estabilizar aumentando sua carga 
nuclear, ou seja, emitindo elétrons 
negativos (négatons). Assim, em uma 
análise rápida, o decaimento 
-
 se traduz 
CAP. II DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 2 
na transformação de um nêutron em um 
próton, como no exemplo abaixo: 
 
1H
3
  2He
3
 + -1e
0
 
 
1.2.2 - Beta positiva (
+
) 
 
Esta emissão ocorre em núcleos 
instáveis porque possuem excesso de 
prótons. Este núcleo tenderá a se 
estabilizar diminuindo sua carga nuclear, 
ou seja, emitindo elétrons positivos 
(pösitrons). Assim, em uma análise 
rápida, o decaimento 
+
 se traduz na 
transformação de um próton em um 
nêutron, como no exemplo abaixo: 
 
6C
11
  5B
11
 + +1e
0
 
 
O pósitron é a antipartícula do 
elétron; apesar de estável, sua existência 
está limitada devido à interação elétron-
pósitron, que aniquila ambas as 
partículas, resultando na emissão de dois 
fótons de 0,511 MeV em direções 
opostas. 
 
1.2.3 – Captura K 
 
A terceira forma de decaimento 
beta envolve a aniquilação da carga de 
um próton, que é transformado em um 
nêutron, pela captura de um elétron 
orbital, como no exemplo abaixo: 
 
-1e
0
 + 4Be
7
  3Li
7
 
 
 Quando um elétron é removido do 
orbital por sua captura pelo núcleo 
atômico, o lugar vazio é imediatamente 
preenchido por algum elétron que esteja 
num orbital de energia mais alta. Durante 
este processo não há emissão de 
partícula, e sua existência só é 
caracterizada porque, ao saltar de um 
orbital de energia mais alta para um de 
energia mais baixa, ocorre a emissão de 
energia característica, que é o raio X. 
Entretanto, algumas vezes a captura de 
elétrons orbitais pode vir acompanhada 
da emissão de elétrons atômicos, 
denominados de elétrons Auger. Isto 
ocorre quando os raios X emitidos 
colidem com um dos elétrons orbitais. 
Nessa colisão, os raios X cedem energia 
ao elétron, que é então deslocado do 
orbital para fora do átomo. 
 A forma de distribuição das 
energias das partículas beta, que recebe 
o nome de espectro de energia, 
apresenta características totalmente 
diferentes do espectro de energia das 
partículas alfa. Essa diferença, somada 
ao fato que uma lei física estava 
aparentemente sendo violada (no caso a 
de conservação do momento angular), 
ficou durante muito tempo sendo 
conhecida como o enigma das 
emissões beta. Este fato levou Pauli, 
em 1930, a formular a hipótese da 
existência do neutrino e do antineutrino, 
como sendo a terceira partícula que 
acompanharia a desintegração beta. Em 
1957 a existência do neutrino foi 
confirmada experimentalmente. 
 Desta forma as equações gerais 
dos decaimentos beta podem ser 
descritas como: 
 
Z X 
A
  Z+1 Y 
A
 + -1e
0
 +  (
-
) 
 
Z X 
A
  Z-1 W 
A
 + +1e
0
 +  (
+
) 
 
+1e
0
 + Z X
A 
 Z-1 W 
A
 +  (K) 
 
 
1.3 - Desintegração gama () 
 
Neste tipo de desintegração o 
núcleo excitado decai para um estado de 
energia mais baixo, emitindo um fóton. 
Neste caso o núcleo mantém sua 
identidade. A emissão de fótons de raios 
gama é observada por suceder a 
emissão de alfa ou de beta. Por exemplo, 
se um núcleo desintegra-se por emissão 
beta e decai para um estado excitado do 
núcleo descendente, este núcleo 
descendente decai para o seu estado 
fundamental por emissão de raios gama. 
CAP. II DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 3 
Seu processo de decaimento pode 
ser escrito como: 
 
 ZX
A
  ZX
A
 +  
 
A vida média dos emissores de 
raios gama é freqüentemente muito 
curta, como, por exemplo, cerca de 10
-
11
s. Entretanto, alguns emissores gama 
têm vidas muito longas, da ordem de 
horas. Os estados de energia dos 
núcleos que têm estes tempos de vida 
longos são denominados de estados 
metaestáveis. 
 
2 – Estudo Quantitativo da Desintegração 
Radioativa 
 
 A função exponencial é uma das 
mais importantes e intensamente 
empregadas em Física e Biologia. 
 Em Biologia, por exemplo, ela 
pode descrever o crescimento de 
diversas populações, o decréscimo do 
número de bactérias em resposta a um 
processo de esterilização, o crescimento 
de um tumor, a absorção de uma droga, 
etc. 
 Em Física, a função descreve a 
emissão de luz por átomos, a variação de 
temperatura com o tempo quando um 
objeto entra em equilíbrio com sua 
vizinhança, entre outros eventos, o 
decaimento radioativo de um 
radionuclídeo e a absorção de radiações 
eletromagnéticas, quando estas 
atravessam um meio material. 
 
 O decaimento de um átomo 
particular é um evento puramente 
aleatório (ou randômico). É possível 
prever, por exemplo, que um certo núcleo 
irá emitir uma partícula alfa, mas não se 
pode dizer quando. 
 Tudo o que se pode fazer é 
associar a um átomo instável uma 
probabilidade de vir a decair num certo 
intervalo de tempo. Se ele não decair 
neste intervalo, ele tem a mesma 
probabilidade de vir a decair no próximo 
intervalo de tempo idêntico, e assim 
sucessivamente. 
 Portanto, o decaimento de uma 
amostra radioativa é de natureza 
estatística, e é impossível prever quando 
um átomo particular irá desintegrar. O 
que se pode afirmar é que o número de 
átomos que se desintegram num certo 
intervalo de tempo é proporcional ao 
número de átomos radioativos presentes 
na amostra, ou seja: 
 
 dN/dT = - N, 
 
Onde  é a constante de 
desintegração radioativa. A constante  
representa a probabilidade de 
desintegração dos átomos de uma 
amostra radioativa em um intervalo de 
tempo. 
Integrando-se a equação temos: 
 
 Nt = No . e
-t 
 
 
Esta é a lei exponencial de 
decaimento radioativo, onde: 
 
Nt = número final de átomos na amostra (t=0) 
No = número de átomos na amostra no tempo t 
t = tempo transcorrido 
 = constante de desintegração radioativa 
(unidade de tempo)
-1
 
 
 Além da constante de 
desintegração, outro parâmetro que 
caracteriza um radionuclídeo é a sua 
MEIA VIDA (T). 
 
 Esta pode ser definida como o 
tempo transcorrido até que a metade dos 
átomos (N) de uma amostra tenha se 
desintegrado. Portanto, 
 
 Nt = No/2 
 
 
Logo, quando t = T, temos: 
 
 e
 -t 
= 1/2 
CAP. II DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 4 
 
Aplicando logaritmo: 
 
 = ln 2/T T = 0,693/ 
 
 A ATIVIDADE de uma amostra de 
um determinado radionuclídeo é o 
número de desintegrações na unidade de 
tempo. Este é proporcional ao número de 
átomos instáveis nela contidos, portanto 
também varia exponencialmente, ou 
seja: 
 
At = Ao . e
-t 
 
 
Esta é a lei exponencial de 
decaimento radioativo, onde: 
 
At = atividade final da amostra (t=0) 
Ao = atividade da amostra no tempo t 
t = tempo transcorrido 
 = constante de desintegração radioativa(unidade de tempo)
-1 
 
 Até recentemente, a unidade 
padrão de radioatividade foi o Curie (Ci), 
definido como 3,7 x 10
10
 desintegrações 
por segundo (dps). 
 Atualmente a unidade adotada 
internacionalmente é o Bequerel (Bq), 
definido como uma desintegração por 
segundo: 
 
 1 Bq = 1dps 
 
 1 Bq = 2,7 x 10
-11
 Ci 
CAP. II DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA 5 
 
 
Figura 1 – Experimento que revelou a natureza da 
radioatividade 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
1 – Calcule a meia-vida de um nuclídeo 
radioativo cuja atividade decresceu de 
um fator de 16 em 8 dias. Determine a 
constante de desintegração radioativa da 
amostra. 
 
2 – Às oito horas da manhã de ontem 
recebi uma solução de 
99m
TcNa contendo 
uma atividade de 500 mCi/ml. Às oito 
horas da manhã de hoje necessito de 
uma solução que contenha 100 mCi/ml 
para realizar um experimento. Poderei 
utilizar esta solução recebida ontem, 
sabendo que a méia-vida do Tc é de 6h? 
 
3 – Como podemos saber se um 
elemento decaiu por captura K? 
CAP. III A INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA 1 
CAPÍTULO III - A INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA 
 
 
1 – As Radiações Nucleares 
 
Desde que as radiações nucleares 
não podem ser percebidas pelos 
sentidos humanos, sua detecção envolve 
o uso de um meio capaz de absorver 
parte de sua energia, e converte-la em 
um sinal mensurável. Entretanto, para 
entender os vários processos de 
detecção, deve-se entender a forma 
como qualquer meio, absorve energia, e 
como qualquer evento subsequente 
surge. Portanto, a seguir, estão descritas 
as maneiras como as diferentes 
radiações ionizantes interagem com a 
matéria. 
 
1.1 - partículas alfa 
 
A determinação das velocidades e 
energias das partículas alfa emitidas por 
um núcleo, mostra de maneira 
contundente, que o núcleo é constituído 
de níveis de energia. Mostra também que 
um mesmo núcleo pode emitir partículas 
alfa de diferentes valores. 
 As partículas alfa perdem energia 
por ionização, ou seja, arrancando 
elétrons do meio com consequente 
geração de pares iônicos. Para diversos 
emissores alfa, a forma da curva de 
ionização X distância percorrida é 
sempre a mesma, embora as ionizações 
e o alcance variem consideravelmente. A 
curva característica é apresentada na 
figura 1. Esta curva pode ser dividida em 
três regiões: 
1 - inicialmente com grande velocidade, 
a partícula alfa interage por pouco tempo 
com os elétrons envoltórios dos átomos 
do meio, logo a ionização é baixa. 
2 - à medida em que a velocidade vai 
diminuindo ela passa a interagir mais 
fortemente com os elétrons, desta forma 
o poder de ionização vai aumentando até 
atingir um máximo, quando então ocorre 
a captura do primeiro elétron passando 
de íon +2 para +1. 
3 - com a passagem de íon +2 para +1 
ocorre uma drástica diminuição no poder 
de ionização até chegar a zero, quando o 
íon captura um elétron do meio e se 
torna um átomo de hélio. 
 
 As partículas alfa emitidas pelos 
radionuclídeos possuem energias bem 
definidas, são duplamente carregadas, 
se movem com velocidade de 
aproximada 0,1c e possuem ionização 
específica muito alta (o que torna o seu 
poder de penetração bastante limitado). 
 
 1.2 - Partículas beta 
 
 As partículas beta interagem com 
a matéria em virtude de sua massa e da 
sua carga elétrica. Em virtude de sua 
pequena massa, elas sofrem frequentes 
espalhamentos com pouca perda de 
energia, e consequentemente sua 
trajetória na matéria é bastante sinuosa. 
As partículas beta podem interagir com 
núcleos ou com elétrons dos átomos do 
meio. 
Uma das interações que ocorrem 
com núcleos atômicos é conhecida como 
efeito bremsstrahlung. Este efeito 
ocorre quando, ao passar na proximidade 
do núcleo, a partícula beta sofre desvio 
na sua trajetória, em função da atração 
eletroestática, e perde energia cinética. 
Esta energia é perdida na forma de 
fótons. A energia transportada pelos 
fótons é igual àquela perdida pela 
partícula (radiação de frenagem). Este 
efeito não é comum e ocorre apenas em 
1% dos casos, entretanto, a interação 
com átomos de elevado número atômico 
aumenta as chances de que ele ocorra. 
 Durante seu percurso pela 
matéria, as partículas beta podem 
interagir com os elétrons promovendo a 
formação de pares iônicos ou a excitação 
CAP. III A INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA 2 
dos átomos do meio. O deslocamento 
dos elétrons das camadas K, L e M é 
acompanhado pela produção de raios X 
característicos, formados pelo 
preenchimento dos elétrons mais 
periféricos. 
 
 
 1.3 - Radiações X e gama 
 
 Ao atravessar a matéria, as 
radiações X e gama interagem com os 
átomos. Esta interação depende da 
estrutura molecular e do estado de 
agregação em que se encontra o meio. A 
energia contida no fóton interage com 
matéria por diferentes mecanismos, 
sendo três deles mais importantes: 
 
1.3.1 - Efeito fotoelétrico 
 
 Ocorre quando um fóton interage 
com um elétron orbital transferindo toda 
a sua energia para esse elétron (fig. 2). 
Para que esse fenômeno ocorra é 
necessário que o fóton incidente tenha 
energia suficiente para ejetar o elétron e 
ainda lhe oferecer energia suficiente para 
afasta-lo do núcleo. O elétron expelido 
do átomo é chamado de fotoelétron e 
poderá perder a energia recebida do 
fóton produzindo ionização em outros 
átomos. 
O efeito fotoelétrico é 
predominante em baixas energias e para 
elementos de elevado número atômico. 
 
1.3.2 - Efeito Compton 
 
Ocorre quando o fóton incidente é 
espalhado por elétron periférico, que 
recebe apenas parcialmente a energia do 
fóton incidente. A energia não transferida 
deixa o átomo como fóton emergente, 
que terá energia menor e direção 
diferente que a do fóton incidente (fig. 3). 
A quantidade perdida para deslocar o 
elétron periférico é pequena quando 
comparada ao feito fotoelétrico, já que 
esses elétrons estão mais fracamente 
ligados ao núcleo. 
 
1.3.3 - Formação de par 
 
Ocorre somente com fótons de 
alta energia (acima de 1,02 MeV). Neste 
caso, ao se aproximar de um núcleo 
atômico pesado, a radiação interage com 
o núcleo e é transformada em um par 
elétron-pósitron. Essas partículas se 
afastam um da outra com grande 
velocidade, sendo, portanto, impedidas 
de se recombinar. 
O pósitron após transmitir, por 
colisões, sua energia cinética ao meio 
ambiente volta a se combinar com um 
elétron dando origem a dois fótons de 
0,51 MeV. O elétron irá transmitir sua 
energia cinética da mesma maneira 
descrita no ítem 3.2. 
 
2 – Estudo Quantitativo da Interação das 
Radiações Ionizantes com a Matéria 
 
 Assim como o decaimento de uma 
amostra radioativa, a atenuação de um 
feixe de fótons por um determinado meio 
absorvedor também é um fenômeno de 
natureza estatística. Ou seja, é 
impossível prever quando um fóton irá 
interagir com o meio, o que se pode 
afirmar é que existe uma probabilidade 
de que, ao atravessar uma determinada 
espessura desse meio, um certo número 
de fótons seja atenuado. 
 Portanto, a esse fenômeno aplica-
se a lei exponencial simples: 
 
Nd = No . e
-d 
 onde: 
 
No = número final de fótons no feixe (d=0) 
Nd = número de fótons no feixe após a interação 
d = distância percorrida no meio 
 = constante de desintegração radioativa 
(unidade de tempo)
-1
 
 
 O coeficiente de atenuação linear 
representa a probabilidade de um fóton 
CAP. III A INTERAÇÃODAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA 3 
sofrer atenuação durante sua trajetória 
no meio absorvedor. 
 Ao atravessar o meio absorvedor, 
os fótons podem sofrer REFEXÃO, 
DIFUSÃO, ABSORÇÃO, e 
TRANSMISSÃO. Evidentemente, a 
importância relativa destes quatro 
fenômenos dependerá da natureza da 
radiação e do meio absorvedor. Em 
qualquer circunstância, o número de 
fótons incidentes é maior que o de fótons 
emergentes. Assim, o fenômeno de 
atenuação do feixe não deve ser 
confundido apenas com absorção. 
 
 Quando um feixe de radiação é 
reduzido pela metade ao atravessar um 
meio absorvedor podemos denominar 
esta de CAMADA SEMI-REDUTORA 
(CSR). Podemos então escrever: 
 
d = CSR 
 
N = No/2 e 
d 
= 1/2 logo: 
 
 
CRS = ln 2/  = 0,693/CRS 
 
 
 Caso o parâmetro utilizado para 
avaliação fosse, em vez do número de 
fótons N, a intensidade I dos feixes 
incidente e emergente, teríamos: 
 
 
Id = Io . e
-d 
 
CAP. III A INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Gráfico da interação das partículas alfa com a matéria (Ionização X Alcance) 
 
 
 
f1 e-
e-
f2
f2
'
e-
e+
f3
 
 
Figura 2 – 3 – 4 – Formas de interação das radiações ionizantes com a matéria. No alto – efeito fotoelétrico; 
No centro – efeito Compton; Em baixo – formação de par. 
 
EXERCÍCIOS 
 
1 – Em uma câmara de Wilson podemos visualizar a trajetória de partículas radioativas. 
Como você acha que seria visualizada a trajetória das partículas alfa e beta negativa? 
 
2 – Descreva o processo de aniquilação do pósitron. 
 
3 – Como podemos saber se um fóton de radiação gama interagiu por efeito fotoelétrico 
ou Compton? 
 
 
Alcance (cm) 
Ionização 
específica 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 1 
CAPÍTULO IV – DETECTORES DE RADIAÇÃO 
 
1 – Aspectos Gerais 
 
Os sistemas desenvolvidos para 
detecção das radiações procuram utilizar 
a interação destas com a matéria. Assim 
sendo, intercalam um meio com 
propriedades na qual processos de 
excitação ou ionização produzem um 
sinal detectável. Este poderá ser 
contado, acumulado ou classificado para 
fornecer as informações desejáveis 
sobre a radiação de interesse. 
Os sistemas físicos mais comuns 
são classificados de três modos: (1) pelo 
meio onde a interação ocorre, isto é, 
líquido, sólido ou gasoso; (2) pela 
natureza do fenômeno, isto é, excitação 
ou ionização; (3) pelo tipo de pulso 
gerado, isto é, a amplitude do pulso será 
proporcional a energia liberada. 
Os princípios básicos dos 
sistemas de detecção mais utilizados 
serão descritos a seguir: 
 
 1.1 – Detectores gasosos 
 
 Esta classe representa a classe 
de detectores mais utilizada, sendo sua 
base à coleta de íons formados no 
volume sensível de um gás do detector 
pela passagem da radiação ionizante. 
Sua ampla utilização esta na 
simplicidade de construção, facilidade na 
operação, pouco equipamento adicional 
e utilização de uma grande quantidade 
de gases, até mesmo o ar. Os três tipos 
mais comuns são: câmaras de ionização, 
contadores proporcionais e tubos Geiger-
Muller. 
 
1.1.1 – Câmara de ionização 
 
É o mais simples dos detectores, 
sendo sua operação baseada na coleta 
de todas as cargas criadas pela 
ionização direta através da aplicação de 
um campo elétrico. A ionização de um 
gás resulta na produção de pares de 
íons. Uma voltagem moderada aplicada 
entre duas placas (eletrodos) próximas 
faz os íons negativos serem atraídos 
para o ânodo e os íons positivos para o 
cátodo. Este fluxo constitui uma corrente 
elétrica, que é a medida da intensidade 
da radiação no volume do gás. A 
corrente é extremamente baixa 
(aproximadamente 10
-12 
A) sendo 
necessária a presença de um 
amplificador para sua medida. 
As câmaras de ionização são 
utilizadas como dosímetros pessoais, 
monitores de laboratórios e calibração de 
doses. Sob determinadas condições, a 
determinação da carga de ionização dá 
uma medida precisa da exposição, e 
uma medida da corrente de ionização 
indicará a taxa de exposição. 
 
1.1.2 – Contador proporcional 
 
A operação deste tipo de detector 
é baseada no fenômeno de multiplicação 
gasosa para amplificar a carga 
representada pelos pares iônicos. Se em 
um sistema a voltagem aplicada cresce 
além de um determinado ponto, o efeito 
conhecido como amplificação gasosa 
ocorre. Isto ocorre porque os elétrons 
gerados pela ionização primária serão 
acelerados pela voltagem aplicada até 
alcançar uma energia suficientemente 
alta para eles próprios causarem uma 
ionização adicional. Esse elétron liberado 
é conhecido como ionização secundária 
que também será acelerado pelo campo 
elétrico. Este processo de cascata é 
conhecido como avalanche Towsend. 
Quando todos os elétrons são coletados, 
a avalanche termina. Dessa forma, uma 
simples partícula ionizante ou um fóton 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 2 
podem produzir um pulso de corrente 
que é grande o bastante para ser 
detectado. 
Dentro de um determinado 
intervalo de alcance de voltagem o 
tamanho do pulso será proporcional à 
quantidade de energia depositada pela 
radiação original, logo estes detectores 
apresentam um sinal maior que a 
câmara de ionização, pois a carga é 
multiplicada por um fator que pode ser 
de mil ou mais. 
 
1.1.3 – Contator Geiger-Muller (G-
M) 
 
Em comum com os contadores 
proporcionais, os tubos G-M também 
multiplicam os pares iônicos formados 
para aumentar a carga final. Entretanto, 
o fazem de maneira diferente. Ele é 
constituído por um tubo cilíndrico dotado 
de uma janela que esta ocluída por uma 
membrana de plástico Mylar muito fino 
ou mica. O volume interno é preenchido 
por uma mistura gasosa composta de 
argônio, hélio ou neônio (90%), à qual se 
adiciona um gás halógeno (Cl2 ou Br2) ou 
um gás orgânico, como o metano, álcool 
etílico ou butano (10%). O tubo é 
conectado a uma fonte elétrica de alta 
voltagem, com um filamento central 
conectado ao terminal positivo e o tubo 
de metal ao negativo. A voltagem entre 
os dois eletrodos é da ordem de 1000 
volts (ligeiramente abaixo da quantidade 
necessária para causar uma centelha). 
Quando as radiações penetram no 
interior do tubo, através da janela, são 
produzidos muitos pares iônicos que são 
atraídos para os eletrodos de acordo 
com suas polaridades. Isto faz com que 
ocorra redução da diferença de potencial 
entre os eletrodos. Essa variação pode, 
então, ser detectada e contada por um 
circuito eletrônico ligado ao tubo. Um 
método de gravar o pulso é amplificá-lo e 
mandá-lo para um alto falante, que 
emitirá um click. Um sistema mais 
sofisticado pode substituir o click por um 
dispositivo que conta os pulsos de 
corrente, e, portanto, o número de 
partículas que entram no detector (Fig. 
1). 
 
 1.2 – Detectores sólidos 
 
 Um detector sólido opera de 
maneira similar a uma câmara de 
ionização. Devido a sua estrutura 
cristalina, os elétrons estão distribuídos 
em bandas de energia definidas, 
separadas por bandas proibidas. Como 
os núcleos estão muito próximos os 
elétrons se misturam e os níveis de 
energia nos quais se encontram se 
agrupam em bandas permitidas. Entre 
estas bandas existem intervalos de 
energia os quais os elétrons não podem 
ocupar e desta forma são chamadas de 
bandas proibidas. A banda mais alta de 
energia que os elétrons podem ocupar, 
no seu estado fundamental, é chamada 
de banda de valência. A transferência deenergia de um fóton ou partícula para um 
elétron de valência pode fazer com que 
ele salte a banda proibida e atinja uma 
nova banda permitida que poderá ser 
uma banda de condução ou de 
excitação. A lacuna deixada pelo elétron 
é denominada de buraco, e é similar a 
um íon positivo num sistema gasoso. 
 
 1.2.1 – Detectores de 
condutividade 
 
Quando a passagem se dá para a 
banda de condução o processo é 
conhecido como ionização, e o par 
elétron-buraco formado se move 
independentemente, sendo atraídos para 
pólos opostos quando submetidos a um 
potencial elétrico. Como nos sistema 
gasosos, os detectores no estado sólido 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 3 
operam num modo de pulso, sendo este 
proporcional a energia depositada no 
cristal. 
 
1.2.2 – Detectores de cintilação 
 
Quando a passagem do elétron se 
dá para a banda de excitação o processo 
é conhecido como excitação. Neste 
caso, o elétron ainda fica ligado ao 
buraco por forças elétricas, não podendo 
contribuir para a condução. Dependendo 
do material e da temperatura o retorno 
dos elétrons da banda de excitação para 
a banda de valência pode ser muito 
rápido, e a diferença de energia é 
emitida como radiação fluorescente, no 
caso luz visível. 
Um dos cristais mais usados é o 
de iodeto de sódio, que é feito 
misturando-se uma pequena quantidade 
de tálio, que funciona como impureza. O 
tálio se mistura à rede cristalina, 
substituindo o sódio e produzindo 
pequenas deformações na estrutura da 
rede. Estas regiões são denominadas de 
centros de ativação ou armadilhas e os 
cristais são representados então como 
NaI(Tl). 
Os centros de ativação 
respondem mais facilmente do que os 
átomos da matriz cristalina, já que aí a 
região proibida entre as bandas de 
valência e de excitação é menor do que 
nas outras regiões do cristal. Dessa 
forma, quase todas as transferências de 
energia feitas no cristal acabam nos 
centros de ativação (Fig. 2 e 3). 
 
1.2.3 - Detectores termo-
luminescentes 
 
Utilizam o processo de captura do 
elétron nas armadilhas ou imperfeições 
do cristal. Neste caso o material é 
selecionado de forma que os elétrons 
capturados fiquem estáveis à 
temperatura normal. Entretanto, se após 
a exposição, o material é aquecido à 
temperatura adequada (usualmente 
200
o
C) os elétrons então atingem a 
banda de excitação do cristal e retornam 
a sua banda de valência, emitindo a 
diferença de energia na forma de luz 
visível. 
 
 1.3 – Detectores líquidos 
 
 Assim como nos cintiladores 
sólidos a cintilação também pode ser 
produzida por líquidos. Neste caso, 
utilizam-se soluções cintiladoras que são 
constituídas por um solvente orgânico, 
uma substância cintiladora e quenchers 
(apagadores). A amostra radioativa é 
misturada é colocada em papeis de filtro 
ou diretamente no líquido de cintilação, 
contido em pequenos frascos, que são 
colocados em frente a duas 
fotomultiplicadoras diametralmente 
opostas. Por conta disso e pelo fato de 
não haver nenhum meio interposto entre 
a radiação e a substância fotoemissora, 
esse tipo de contador apresenta elevada 
eficiência e é muito utilizado para estudar 
emissões fracas, tipo 
3
H, 
14
C e 
32
S. 
 Quando uma radiação interage 
com o líquido de cintilação ela ioniza e 
excita as moléculas do solvente. Estas 
transferem o excesso de energia para 
moléculas vizinhas que, em sua maioria, 
também são moléculas do solvente. 
Entretanto, a probabilidade de interação 
com outras moléculas aumenta. Se a 
transferência se dá para uma molécula 
apagadora, a energia é dissipada na 
forma de calor. Sua importância reside 
no fato de absorverem as radiações 
provenientes de moléculas de solvente 
excitadas, evitando assim o efeito 
cascata. Se a transferência se dá para 
uma molécula cintiladora, ocorrerá a 
emissão de luz. Este fóton de luz visível 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 4 
poderá então ser detectado por uma 
válvula fotomultiplicadora (Fig. 4). 
 
2 - Válvulas fotomultiplicadoras 
 
 A utilização destas válvulas 
permite que pulsos luminosos muito 
fracos possam ser detectados e, 
consequentemente, medidos. A figura 
mostra o esquema de uma válvula 
fotomultiplicadora que é composta 
basicamente de uma caixa metálica 
contendo uma janela, um fotocátodo, um 
focalizador de elétrons e vários dinodos. 
Quando um fóton de luz visível atinge o 
fotocátodo, interage com ele arrancando 
elétrons, que passam a ser chamados de 
fotoelétrons. Devido ao forte potencial 
negativo ligado ao fotocátodo, esses 
fotoelétrons são então liberados em 
direção ao primeiro dinodo (que possui 
polaridade positiva). Esses fotoelétrons 
ao atingirem o dinodo arrancam mais 
elétrons, que serão atraídos pelo 
segundo dinodo e assim por diante. Em 
cada etapa esse processo vai se 
intensificando (já que a polaridade dos 
dinodos é crescente) e continua até ser 
alcançado o ânodo, já com carga elétrica 
negativa suficiente para reduzir 
transitoriamente o seu potencial. Essa 
variação do potencial é detectada por 
circuitos eletrônicos especiais, os 
analisadores (Fig. 5). 
 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 5 
 
 
 Figura 1 – Esquema representativo de um Geiger-Miller 
 
 
 
 
 
 Níveis de energia Fluorescência 
 
 
 
 
 Figura 2 e 3 – Representação esquemática dos detectores de cintilação líquida 
 
 
 
 
 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 6 
 
 
 
 Figura 4 – Esquema representativo da cintilação líquida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 5 – Esquema geral de detecção por cintilação 
CAP. IV DETECTORES DE RADIAÇÃO 7 
Exercícios: 
 
Comente a importância: 
 
1 - Das “armadilhas” nos cristais cintiladores 
2 - Das substâncias “apagadoras” nos cintiladores líquidos 
3 - Da válvula fotomultiplicadora 
 
 
 
 
CAP. V PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM BIOLOGIA 1 
CAPÍTULO V - PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM 
BIOLOGIA 
 
1 – Aspectos Gerais 
 
 Todas as vezes que a 
possibilidade do uso de 
radioisótopo para a execução de 
um experimento entrar em discussão, 
uma pergunta deve ser 
conscientemente respondida: 
 
 “O uso de radioisótopos é 
imprescindível para o experimentoplanejado ou existe alguma outra 
técnica experimental acessível que 
possa conduzir ao mesmo 
resultado?” 
 
 Somente quando o uso de um 
radioisótopo for absolutamente 
essencial ou quando sua utilização 
resultar em melhoria significativa da 
técnica seu uso será justificado. Isto 
corresponde à aplicação do Princípio 
ALARA a uma prática laboratorial 
segura. Este princípio, que é 
internacionalmente aplicado a todas 
as atividades que possam envolver o 
uso de radioisótopos, recomenda que 
estes sejam utilizados tão pouco 
quanto possível (As Low As 
Reasonably Achievable) para que o 
objetivo de seu uso seja atingido. 
 
2 - A escolha de um radioisótopo 
 
 A grande maioria dos 
experimentos biológicos envolve o 
uso de um dos seguintes 
radioisótopos 
3
H, 
14
C, 
35
S, 
32
P, 
131
I, 
125
I, 
99m
Tc (em alguns casos, a 
escolha poderá ser restrita pelo tipo 
de licenciamento para uso de 
materiais radioativos do laboratório). 
Nas tabelas 1 e 2 encontram-se 
alguns dados sobre propriedades 
desses radionuclídeos que devem 
ser consideradas no momento da 
seleção. 
 
 
3 - Planejamento de um experimento 
 
 Antes de executar um 
experimento pela primeira vez, faça 
um exercício teórico para estimar a 
quantidade de radionuclídeo 
suficiente para sua finalidade e para 
procurar antecipar momentos de 
maior dificuldade técnica, que talvez 
necessitem de mais treinamento ou 
de auxilio durante sua realização. Se 
indicado, faça um experimento 
‘frio’, ou seja, um ensaio sem o uso 
do material radioativo. Estas etapas 
são fundamentais para reduzir ao 
mínimo a exposição à radiação, o 
risco de acidentes ou mesmo de 
contaminações interna e/ou 
externa. 
 
4 - Marcações in vivo 
 
 Técnicas de marcação 
radioisotópica são atualmente 
utilizadas para as mais diversas 
aplicações em organismos vivos, 
especialmente no acompanhamento 
de processos dinâmicos como as 
medidas de fluxo, transporte ou 
reações químicas. Com o 
desenvolvimento das técnicas de 
detecção externas como a 
Tomografia por Emissão de Pósitrons 
(PET), técnicas radioisotópicas de 
marcação tornaram-se parte 
integrante de novos métodos de 
medidas de processos fisiológicos e 
bioquímicos no homem. 
 As técnicas que utilizam a 
introdução de traçadores 
radioativos em sistemas biológicos 
requerem sua criteriosa seleção 
(características físicas e/ou químicas, 
dependendo de sua aplicação), 
assim como sua utilização em 
CAP. V PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM BIOLOGIA 2 
quantidades pequenas o bastante 
para não alterar o processo a ser 
estudado, embora suficientes para o 
serem quantificadas. Outros fatores 
essenciais a serem considerados 
para o emprego adequado de um 
radiotraçador são: 
 a eficiência com que ele é 
incorporado pelo(s) tecido(s) alvo; 
 se esse(s) tecido(s) é(são) 
afetado(s) pelo radiotraçador ; 
 outros fatores que possam afetar 
sua incorporação (aumentar ou 
diminuir sua captação). 
 
4.1 - Rotas de administração de 
precursores radioativos 
 
 4.1.1- Em animais 
 
 O traçador pode ser 
administrado de várias formas, 
dependendo do tipo de animal usado 
no experimento e do estado físico do 
traçador, que pode ser um gás, pode 
ser líquido ou sólido. Algumas das 
vias de administração mais utilizadas 
para ensaios biológicos em animais 
são as seguintes: 
 
 4.1.2 - Culturas ou 
meios nutrientes 
 
 Qualquer organismo vivo pode 
ingerir ou absorver um radiotraçador. 
 Bactérias, organismos 
unicelulares, pequenos organismos 
multicelulares podem ser marcados 
quando crescem em meios de 
nutrientes contendo um traçador 
radioativo. Uma vez que os 
organismos são continuamente 
expostos à presença do traçador 
durante sua multiplicação, essas 
técnicas envolvem o uso de 
quantidades muito pequenas de 
compostos radioativos. 
 
 
 
 4.1.3 - Administração oral ou 
intra-gástrica 
 
 Em animais superiores essas 
vias de administração são indicadas 
para estudos de mecanismos de 
absorção do trato gastrointestinal. 
 Se o objetivo da administraçdo 
traçador for estudar sua distribuição 
em todo o organismo do animal essa 
via não será muitas vezes a indicada, 
pois alterações da molécula do 
traçador, que podem ocorrer no 
interior do intestino, na parede 
intestinal ou no fígado, nem sempre 
podem ser previstas com precisão. 
Portanto, essa via é recomendada 
apenas quando a absorção do 
traçador é garantida, como por 
exemplo, a absorção de água tritiada 
(água marcada com trítio). 
 
 4.1.4 - Injeção subcutânea ou 
intramuscular 
 
 Para assegurar sua 
distribuição uniforme, no corpo de 
um animal, um traçador radioativo 
deve necessariamente ser 
introduzido em sua corrente 
sanguínea. Isto pode ser feito 
injetando-se a solução do traçador 
em uma veia, artéria ou ventrículo 
cardíaco. Injeções subcutâneas ou 
intramusculares são muitas vezes 
utilizadas como vias alternativas, 
uma vez que podemos assumir que 
estas também representam uma 
bioviabilidade de 100% do traçador. 
Nestes casos, o traçador deve ser 
diluído em pequeno volume (~1 ml) 
de meio isotônico (usualmente salina 
isotônica) e injetado em uma região 
bem perfundida. Na maioria dos 
animais a pele do dorso ou do 
pescoço ou o músculo da coxa são 
as regiões mais indicadas. 
 
 
 
CAP. V PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM BIOLOGIA 3 
 4.1.5 - Injeção intraperitoneal 
 
 Essa via de administração 
requer a difusão do radiotraçador 
através da vascularização 
intraperitoneal. Em animais de 
pequeno porte essa via tem sido 
bastante utilizada. Dependendo do 
traçador, a absorção pode ser tão 
rápida e completa quanto na injeção 
intravascular ou não. 
 
 4.2 - Em plantas 
 
 A enumeração das possíveis 
utilizações de traçadores radioativos 
em espécies vegetais origina uma 
extensa lista. Como um pequeno 
exemplo pode-se citar: 
 
 Através do uso de precursores 
marcados, vias bioquímicas podem 
ser investigadas monitorando-se o 
aparecimento de produtos radioativos 
que podem ser facilmente 
identificados. Uma técnica 
frequentemente empregada é a 
determinação da atividade de uma 
dada enzima, fornecendo-se ao 
vegetal um substrato marcado e 
determinando-se a taxa de 
aparecimento radioatividade em um 
produto dessa reação. 
 a localização na planta dos sítios 
onde vários processos ocorrem 
também pode ser determinada. Por 
exemplo, o fornecimento de timina 
marcada tornará possível a 
determinação e quantificações 
diferenciadas da síntese de DNA 
nuclear e de organelas celulares. 
 o acompanhamento do transporte 
de certos inseticidas, fungicidas e 
herbicidas até o sítio de ação no 
interior de vegetais pode ser feito 
quando moléculas marcadas desses 
produtos são fornecidas à planta. 
 a expressão de um dado gene que 
ocorra somente numa folha ou em 
uma semente em desenvolvimento, 
ou então em apenas um dos estágios 
do desenvolvimento do vegetal, pode 
ser detectada quando a síntese 
protéica é apropriadamente 
monitorada. 
 a síntese de carboidratos, assim 
como seu transporte através dos 
tecidos vegetais, podem ser 
acompanhadas quando 
14
CO2 é 
fornecido à planta. 
 
 Quando o objetivo é a 
marcação da planta intacta a 
administração do composto marcado 
pode ser feita através de suas raízes 
ou, quando o traçador for um gás, 
através de suas folhas. Sementes 
podem ser marcadas pelo 
suprimento de traçadores durante o 
estágio de germinação. Se o 
experimento visar a marcação de 
folhas isoladas, estas podem ser 
cortadas e seu pedículo imerso em 
um pequeno volume de solução 
contendo o material radioativo. 
 Vários protocolos demarcação de espécies vegetais são 
atualmente disponíveis. 
 
5 - Marcações in vitro 
 
 Moléculas também podem ser 
marcadas para estudos in vitro. 
Ácidos nucléicos podem ser 
marcados para monitorar reações, 
para sua análise estrutural ou 
sequenciamento, ou para geração de 
sondas de hibridização (utilizadas 
para detectar sequências 
complementares de ácidos 
nucléicos). A marcação de proteínas, 
peptídeos e glicoproteínas é útil em 
estudos bioquímicos, farmacológicos 
e em várias outras áreas da biologia 
e medicina. 
 
 
CAP. V PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM BIOLOGIA 4 
Tabela 1- Algumas das informações a serem consideradas na seleção de radionuclídeos 
para experimentos biológicos. 
 
Propriedades / 
Proteção 
Radiológica 
 
3 
H 
 
14 
C 
 
35 
S 
 
32
 P 
 
125 
I 
 
131 
I 
 
99m 
Tc 
 
T1/2 Física 
 
 
12.3 anos 
 
5730 anos 
 
87.4 dias 
 
14.3 dias 
 
60.0 dias 
 
8.04 
dias 
 
6.0 horas 
 
Emissões 









C




 
Energias (MeV) 
 
0.019 
 
0.156 
 
0.167 
 
1.709 
 
0.035 
0.364 
0.806 
 
0.140 
 
Monitoração 
Cintilômetro 
(liq.) 
cint. líquida 
 
Geiger 
 
Geiger 
 
Geiger 
 
cintilômetro 
 
 
Geiger 
 
cintilômetro 
Órgão Crítico para 
Contaminação Interna 
 
corpo inteiro 
inteiinininteiro 
gordura e 
corpo inteiro 
inteiro 
testículos e 
corpo inteiro 
corpo inteiro 
 
ossos 
 
tireóide 
 
tireóide 
 
corpo inteiro 
inteiro 
Alcance Máximo no Ar 
 
 
6 mm 
 
24 cm 
 
30 cm 
 
7.2 m 
 
 10 m 
 
 10 m 
 
 10 m 
 
 
Tabela 2 - Algumas das vantagens e desvantagens do emprego dos principais radioisótopos 
utilizados em biologia. 
 
Isótopo 
 
Vantagens 
 
Desvantagens 
 
3 
H 
Segurança 
Moléculas orgânicas podem ser marcadas em 
diferentes posições 
 
 
 
 
 
Baixa eficiência de detecção 
Necessita de ambiente extremamente limpo para 
evitar contaminação interna 
Pode ser incorporado ao meio ambiente 
 
14 
C 
Segurança 
Moléculas orgânicas podem ser marcadas em 
diferentes posições 
Meia-vida longa 
Pode ser incorporado ao meio ambiente 
35 
S Fácil detecção Meia-vida biológica relativamente longa 
 
32
 P 
Fácil detecção 
Meia-vida curta facilita o descarte 
Possibilidade de exposição externa 
Meia-vida curta afeta o custo e o planejamento dos 
experimentos 
Recomenda-se o uso de dosímetros de dedo 
131 
I 
125 
I 
Fácil administração 
Baixo custo 
Acumula-se facilmente na tireoide 
O iodo é volátil, é necessário trabalhar em capela 
Muitos compostos iodados penetram através de 
luvas 
 de borracha; recomenda-se o uso de duas luvas 
 
 
 
99m 
Tc 
Baixo custo 
Meia-vida curta facilita o descarte 
Obtido através de gerador Mo-Tc 
Grande número de moléculas e células podem ser 
marcadas com esse radioisótopo 
Possibilidade de exposição externa 
Meia-vida curta afeta o planejamento dos 
experimentos 
 
 
Texto traduzido e adaptado de : Radioisotopes in Biology : A practical approach, edited by R.J. Slater, Oxiford 
University Press, NY, 1993
CAP. V PRINCÍPIO DO USO DE TRAÇADORES RADIOATIVOS EM BIOLOGIA 5 
Exercícios: 
1 - Destaque os principais pontos que um bom radiofármaco deve ter 
2 – O que são: 
a) traçadores 
b) radionuclídeos 
 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 1 
CAPÍTULO VI - FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 
 
1 - Fases da evolução das 
radiolesões 
 
O aparecimento de uma 
radiolesão ou fotolesão é um 
processo complexo no qual várias 
etapas se sucedem, algumas muito 
rápidas, como frações de segundos, 
outras bastante demoradas durando 
meses ou anos (diagrama 1). 
 
1.1 – Estágio físico 
 
No qual ocorrem interações 
entre a radiação e a matéria viva, 
acarretando o aparecimento de 
átomos e moléculas ativados e 
ionizados, e com duração muito 
curta (frações de segundos). Os 
produtos nele formados são 
altamente reativos; 
 
1.2 – Estágio químico 
Onde ocorrem reações e (ou) 
alterações químicas nos produtos 
formados durante o estágio anterior, 
ou reações desses produtos com 
moléculas vizinhas, o que conduz à 
formação de produtos secundários, 
sendo a duração desse variável de 
frações de segundos a várias horas; 
 
1.3 – Estágio Biológico 
No qual as reações químicas, 
resultantes das fases anteriores, 
podem afetar processos vitais para 
os sistemas biológicos, modificando 
certas funções e (ou) bloqueando 
outras. É nesse período, cuja 
duração varia de algumas horas até 
anos, que ocorre a morte celular, o 
aparecimento de mutações, 
cancerizações, etc. 
 
2 – Efeitos diretos e indiretos das 
radiações ionizantes 
A energia de uma radiação 
pode ser transferida para uma 
macromolécula nobre da célula, 
como o DNA, modificando sua 
estrutura, o que caracteriza o efeito 
direto. 
Essa energia também pode 
ser transferida para uma molécula 
intermediária como a água (que 
representa cerca de 70% da massa 
celular), cuja radiólise acarreta a 
formação de produtos altamente 
reativos, os radicais livres, 
capazes de lesar o DNA, 
caracterizando o efeito indireto das 
radiações Assim, o efeito global é a 
soma dos efeitos diretos e indiretos, 
cujas importâncias relativas variam 
em função de diversos fatores, tais 
como temperatura, teor de água, ou 
a presença de outras moléculas que 
possam capturar os produtos da 
radiólise da água (figura 1). 
 
3 – Radicais livres 
 
 Um radical livre é um átomo 
ou molécula que possui um ou mais 
elétrons não emparelhados, o que 
lhe confere enorme reatividade 
química. Este conceito inclui o 
átomo de hidrogênio (que só possui 
um elétron) e a molécula de 
oxigênio. Um radical livre pode ser 
confundido com os íons 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 2 
provenientes da dissociação 
eletrolítica. 
 O evento primário para a 
formação de radicais livres da água 
é a ejeção de um elétron pela 
radiação ionizante. O elétron 
arrancado, não possuindo grande 
energia cinética, pode ser capturado 
por outra molécula de água, que fica 
com carga negativa. Os dois íons 
que podem ser assim formados 
(H2O
- e H2O
+) interagem com outras 
moléculas da vizinhança, gerando 
radicais livres H• e OH• (figura 2a). 
Os produtos de radiólise 
podem interagir entre si, como dois 
radicais OH• (radical hidroxil) 
gerando uma molécula de H2O2 
(peróxido de hidrogênio). 
 
4 – Produção de espécies ativas de 
oxigênio (EAO) 
 
Em meios oxigenados, o 
elétron ejetado pode ser capturado 
pelo oxigênio, acarretando a 
formação de O2•
- (radical 
superóxido) que interagindo com 
uma molécula de água, conduz à 
formação de HO2
• (radical peroxil). 
Este radical interagindo com uma 
molécula de DNA pode peroxidar 
sua extremidade livre, 
conseqüentemente, impedindo sua 
posterior regeneração. Processos 
desta natureza costumam justificar 
o aumento da inativação quando a 
irradiação é feita em meio 
oxigenado. Este é o chamado efeito 
oxigênio. 
Os organismos aeróbicos 
utilizam oxigênio para produzir 
energia, mediante a transformação 
da glicose, segundo a reação: 
 
C6H12O 6 + 6 O2  6 H2O + 6 CO2 
As reações bioquímicas, 
especialmenteaquelas catalisadas 
pela citocromo C oxidase, 
responsável por grande parte das 
oxidações intracelulares, levam à 
redução de quase 95% das 
moléculas de oxigênio, mediante a 
captura de quatro elétrons e 
interação com átomos de 
hidrogênio, dando origem a 
moléculas de água. 
Mas existe nos organismos 
aeróbicos uma outra via de redução, 
que consiste na transferência 
progressiva de elétrons 
(monoeletrônica), gerando, 
sucessivamente, radical superóxido, 
peróxido de hidrogênio e radical 
hidroxila (figura 3a). 
O radical superóxido reúne 
as características de um íon e de 
um radical livre e, por esta razão, 
costuma ser representado como 
O2•
-; ele é formado em quase todas 
as células em aerobiose. Este 
radical pode receber mais um 
elétron e dois prótons gerando 
H2O2. A transformação de O2•
-- em 
H2O2 constitui uma dismutação e 
pode ser realizada, 
enzimaticamente, pela superóxido 
dismutase (SOD), como mostrado 
na figura 3b. Nesse diagrama 
também estão representados os 
papéis da catalase e das 
peroxidades enzimas responsáveis 
pela destruição dos peróxidos 
formados no meio intracelular. No 
interior das células o peróxido de 
hidrogênio pode reagir com íons 
metálicos (como o íon Fe), gerando 
o íon OH- e o radical OH• , através 
da reação de Fenton: 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 3 
H2O2 + Fe
++  Fe+++ + OH- + OH• 
 
5 – Lesões radioinduzidas em 
macromoléculas 
 
5.1 – Radioprodutos do DNA 
Os efeitos das radiações 
ionizantes em moléculas de DNA 
são bastante diversificados, a 
importância relativa de cada 
radioproduto dependendo de 
diversos fatores, tais como o tipo de 
radiação, as condições de 
irradiação (pH, temperatura, teor de 
oxigênio, presença de aceptores de 
radicais livres, etc.), as 
características do DNA (estrutura 
em hélice simples ou dupla 
De forma esquemática, os 
efeitos das radiações ionizantes no 
DNA, resumidos na figura 4 
, incluem: 
·alterações estruturais das bases e 
das desoxirriboses; 
·Sítios apurínicos ou apirimidínicos 
(eliminação de bases); 
·Rompimento das pontes de 
hidrogênio entre duas hélices de 
DNA; 
·Rupturas simples e duplas das 
hélices; 
·Ligações cruzadas entre moléculas 
de DNA ou DNA e proteínas. 
 
Alguns destes efeitos 
decorrem da interação entre a 
radiação e o DNA (efeito direto), 
mas, em sua maior parte, eles são 
devidos ao ataque da 
macromolécula pelos radicais livres 
formados (efeito indireto). 
 
 
 
5.1.1 - Radiólise de bases 
purínicas e pirimidínicas 
Grande parte dos efeitos das 
radiações no DNA é conseqüência 
de lesões provocadas nas bases 
nitrogenadas. Lesões observáveis 
na cadeia polinucleotídica, como a 
sua ruptura ou o rompimento de 
pontes de hidrogênio, podem ser 
provocadas por modificações 
ocorridas nas bases. A irradiação de 
purinas pode levar à abertura do 
anel imidazólico pelo ataque de 
radicais livres (especialmente OH•) 
à ligação entre o carbono 8 e o 
nitrogênio 9 (figura 5). As bases 
pirimidínicas possuem uma dupla 
ligação entre os carbonos 5 e 6, o 
que constitui um sítio 
particularmente favorável à adição 
de radicais livres (H•, OH• ou HO2
•). 
A irradiação do DNA pode acarretar 
a eliminação de bases 
nitrogenadas, gerando sítios 
apurínicos ou apirimidínicos 
(sítios AP) (figura 4). Estes sítios 
podem se originar do ataque da 
desoxirribose pelos radicais livres 
ou da interação destes com a 
própria base nitrogenada. Os sítios 
AP não acarretam, diretamente, o 
rompimento da cadeia fosfodiéster, 
mas produzem fragilidade da cadeia 
nas regiões onde são formados. 
 
5.1.2 - Quebras de pontes de 
hidrogênio. 
O rompimento de algumas 
pontes de hidrogênio pode ocorrer 
em regiões nas quais a cadeia 
polinucleotídica tenha sofrido 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 4 
rupturas ou onde tenha havido 
ligações cruzadas (figura 4). 
As alterações produzidas 
pelas radiações no DNA, no RNA ou 
nas proteínas podem se expressar 
por: 
· modificações de suas estruturas 
primárias (lesões nos nucleotídeos 
ou nos aminoácidos); 
· alterações nas estruturas 
secundária, terciária ou quaternária 
(como rompimento de pontes de 
hidrogênio no DNA ou de ligações 
de dissulfeto nas proteínas); 
· quebra ou radiólise, gerando dois 
ou mais fragmentos moleculares; 
· aparecimento de sítios 
extremamente reativos, capazes de 
conduzir à associação de duas ou 
mais macromoléculas ou de regiões 
distintas da mesma molécula. 
 
5.1.3 - Ruptura de hélices 
A radiação pode produzir a quebra 
de uma das cadeias do DNA 
(ruptura simples), ou das duas em 
pontos diametralmente opostos 
(ruptura dupla) (figura 6). É 
importante lembrar que uma 
molécula com uma ruptura simples 
mantém sua estrutura em dupla 
hélice, graças à preservação das 
pontes de hidrogênio. Já a ruptura 
dupla em pontos diametralmente 
opostos leva à fragmentação da 
molécula em dois pedaços. É claro 
que a freqüência de ocorrência das 
rupturas duplas deve depender da 
natureza da radiação utilizada. 
Assim, radiações de elevada 
Transferência Linear de Energia 
(TLE), tais como as partículas a, 
produzindo interações mais 
próximas, têm maior probabilidade 
de promover quebras nas duas 
hélices do DNA que radiações X ou 
gama. 
 
5.1.4 - Ligações cruzadas 
As radiações são capazes de 
conduzir à associação de duas ou 
mais moléculas de DNA ou de DNA 
e proteína (ligações 
intermoleculares) ou de regiões 
distintas da mesma molécula 
(ligações intramoleculares). 
 
6 - Defesa contra os radicais 
livres e EAO 
 
Os radicais livres podem 
interagir com diferentes tipos de 
moléculas, por isto, a amplitude dos 
efeitos indiretos é reduzida pela 
adição, antes da irradiação, de uma 
ou mais substâncias capazes de 
funcionar como aceptores de 
radicais livres. Alguns são 
aceptores inespecíficos, isto é, 
interagem com os diversos tipos de 
radicais livres, competindo com as 
macromoléculas ou células 
irradiadas, protegendo-as. Uma 
concentração elevada destes 
agentes assegura a existência de 
numerosos sítios para interação 
com os radicais livres, reduzindo a 
inativação produzida pelos efeitos 
indiretos. 
A vitamina E, por exemplo, 
constitui uma barreira protetora 
contra as EAO, introduzindo-se 
entre os lipídeos da camada mais 
externa da epiderme, protegendo 
principalmente as membranas 
celulares. Sua ação reforça o tecido 
conjuntivo, favorece a 
vascularização e propicia a 
regeneração cutânea, prevenindo a 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 5 
formação de rugas emanchas 
senis. 
Muitos são aceptores 
específicos, interagindo somente 
com determinadas espécies de 
radicais livres. O radical peróxido, 
por exemplo, pode reagir 
diretamente com a vitamina A, 
assim como pode ter sua ação 
bloqueada por enzimas como a 
catalase ou peroxidases. O radical 
superóxido pode ser neutralizado 
pela vitamina C e pode ser 
destruído pela enzima superóxido 
dismutase. 
Poucas substâncias possuem 
especificidade para a captura de 
radicais H•, mas o próprio oxigênio 
pode participar de sua remoção do 
meio irradiado, dando origem a um 
radical peroxil. 
Os radicais hidroxil (OH•), 
provavelmente os mais importantes 
na inativação devida aos efeitos 
indiretos, podem ser capturados por 
diversos compostos, tais como o 
benzoato de sódio, o manitol, 
osalcoóis (como o glicerol), os 
aminotióis (como a cisteína e a 
cisteamina) e a tiouréia. É provável 
que não exista um mecanismo único 
para a interação destes compostos 
com os radicais OH•. 
 
 
7 - Efeitos Biológicos Atribuídos aos 
Radicais Livres e (ou) EAO 
 
Nos últimos anos, grande 
atenção tem sido dada ao papel 
biológico das Espécies Ativas de 
Oxigênio (EAO), uma vez que elas 
são também formadas durante o 
metabolismo celular, 
desempenhando ações importantes 
em fenômenos como: 
• resposta imunitária; 
• reação inflamatória; 
• peroxidação de lipídeos; 
• produção de quebras ou 
alterações 
estruturais em cromossomos; 
• mutagênese; 
• envelhecimento; 
• cancerização. 
Os efeitos letais e 
mutagênicos das radiações 
ionizantes podem ser bloqueados 
por enzimas que inativam certas 
EAO, confirmando o papel das 
espécies ativadas de oxigênio na 
gênese das radiolesões. 
Analogamente, as EAO parecem 
também estar implicadas em alguns 
dos efeitos biológicos provocados 
pelo UV longo e por diversos 
compostos químicos, como a 
bleomicina e o benzo(a)pireno. 
Dadas as analogias entre as lesões 
produzidas por tais produtos e as 
provocadas pelas radiações 
ionizantes, eles costumam ser 
denominados radiomiméticos, 
tendo sido rotineiramente 
empregados na terapêutica de 
câncer. 
Abaixo estão relacionados alguns 
exemplos de patologias atribuídas 
aos radicais livres e (ou) às EAO, 
assim como algumas de suas 
utilizações. 
 
 7.1 - Inativação de bactérias 
invasoras 
 As células fagocitárias, ao 
encontrarem bactérias invasoras no 
CAP.VI FUNDAMENTOS DA RADIOBIOLOGIA 6 
organismo, sofrem um estímulo na 
membrana, gerando EAO, que 
inativam as bactérias, tornando 
possível que elas sejam 
englobadas, por fagocitose, e 
digeridas; 
 
 7.2 - Granulomatose crônica 
Em certas doenças, como a 
granulomatose crônica, as células 
fagocitárias não produzem EAO, o 
que agrava os processos 
inflamatórios. 
 
 7.3 - Artrite 
Nas artrites, as células 
fagocitárias, por produzirem grande 
quantidade de EAO, causam a 
inativação celular no sítio da 
inflamação, do que resulta a 
liberação de certas enzimas 
capazes de, em conjunto com os 
radicais livres de oxigênio, atacar e 
lesar cartilagens e ossos; 
 
 7.4 - Catarata 
Como resultado de reações 
induzidas pela luz, há formação de 
EAO no globo ocular que atacam as 
proteínas do cristalino, tornando-o 
opaco; 
 
 7.5· Doença de Parkinson 
A retirada de um grupamento 
amina das catecolaminas, por via 
oxidativa, produz EAO que vão aos 
poucos destruindo os neurônios. O 
fenômeno pode ser acelerado por 
acúmulo anormal de catecolaminas 
em neurônios do cérebro; 
 
 
 7.6 – Enfisema 
Na formação do enfisema 
pulmonar indu-zido pelo tabagismo, 
a fumaça do cigarro provoca a 
proliferação das células fagocitárias, 
que produzem EAO. A reação 
destas com o monóxido de 
nitrogênio (NO) proveniente do fumo 
leva à produção do radical OH•, que 
lesa as células pulmonares; 
 
 7.7 - Isquemia 
Na lesão isquêmica, a 
ausência de O2 conduz ao acúmulo 
de substâncias redutoras, 
principalmente hipoxantina. O 
restabelecimento da irrigação 
provoca oxidação intensa da 
hipoxantina,com grande produção 
de EAO levando à necrose tissular; 
 
 7.8 - Radioterapia 
O efeito indireto das 
radiações, mediado por EAO, 
desempenha papel extremamente 
importante na destruição dos 
tumores; 
 
 7.9 - Quimioterapia 
Diversas drogas como a 
bleomicina e adriamicina formam 
complexos com o DNA e com íons 
Fe++, formando EAO em presença 
de O2, as quais atacam o DNA. 
Como as células tumorais têm 
reprodução mais rápida, são mais 
sensíveis a este efeito que as dos 
tecidos normais; 
 
CAP.VII EFEITOS SOMÁTICOS E GENÉTICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 1 
CAPÍTULO VII - EFEITOS SOMÁTICOS E GENÉTICOS DAS RADIAÇÕES 
IONIZANTES 
 
1 – Aspectos Gerais 
 
No final do século passado, 
logo após as descobertas dos raios X 
e da radioatividade, surgiram os 
primeiros relatos de lesões 
radioinduzidas, observadas 
principalmente entre pesquisadores, 
técnicos e fabricantes de aparelhos. 
Poucos meses após a verificação 
experimental da produção de raios X, 
uma radiodermite foi observada nas 
mãos de um técnico. O primeiro caso 
de câncer radioinduzido foi observado 
em 1902, na pele de um fabricante de 
tubos de raios X, que costumava 
testar o funcionamento dos aparelhos 
expondo sua própria mão. Nos anos 
seguintes muitas descrições 
semelhantes apareceram na literatura 
médica, de tal forma que, em 1922, 
cerca de 100 radiologistas eram 
considerados como tendo falecido em 
conseqüência de exposições a 
elevadas doses de radiação. 
Diversos grupos humanos 
foram expostos a doses relativamente 
elevadas de radiação e, por esta 
razão, têm sido exaustivamente 
estudados. Entre tais grupos podem 
ser apontados: 
· sobreviventes das explosões 
nucleares de Hiroshima e Nagasaki; 
· habitantes das ilhas Marshall e 
pescadores japoneses atingidos pela 
precipitação de radionuclídeos 
gerados em uma explosão 
experimental de bomba de fusão, 
realizada em 1954, no atol de Bikini, 
no sul do oceano pacífico; 
· pacientes expostos a elevadas 
doses de radiação para fins 
terapêuticos ou diagnósticos; 
· sobreviventes de acidentes 
ocorridos em reatores nucleares, em 
instalações de processamento de 
material radioativo ou nas quais eram 
empregadas potentes fontes de 
radiação; 
· pessoal técnico-científico exposto 
profissional-mente, como 
radiologistas, radioterapeutas, 
especialistas em Medicina Nuclear, 
engenheiros e físicos nucleares, 
técnicos de raios X, etc.; 
· mineiros e profissionais ligados à 
extração e à purificação de minerais 
radioativos; 
· habitantes de zonas de altos níveis 
de radioatividade natural, como 
Guarapari, Araxá e Poços de Caldas 
no Brasil, ou nas regiões de Kerala e 
Madras, na Índia. 
 
2 – Radiosensibilidade de células de 
mamíferos 
 
De forma simplificada admite-
se como válida a lei de Bergonié e 
Tribondeau, cujo enunciado é "são 
mais radiossensíveis as células que 
exibem maior atividade mitótica e (ou) 
menor grau de diferenciação", 
embora exceções a esta regra 
possam ser observadas. 
Esquematicamente, é possível 
considerar a existência, em qualquer 
tecido, de células parenquimatosas, 
responsáveis pelas funções nele 
envolvidas, de células do tecido 
conjuntivo, encarregadas de dar 
suporte às primeiras, e de vasos 
sangüíneos, aos quais cabem a 
alimentação e a oxigenação tissular. 
Existem diferenças de 
radiossensibilidade entre os diversos 
CAP.VII EFEITOS SOMÁTICOS E GENÉTICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 2 
tipos de células parenquimatosas no 
organismo, que podem