Biofísica das Radiações

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24/05/2018
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BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO JF 
DISCIPLINA: BIOFÍSICA
PROF. ME.: LEANDRO H. BERNARDO
(LEHERMISDORFF@GMAIL.COM)
INTRODUÇÃO
� Átomo:
� Estrutura fundamental da 
matéria;
� Menor partícula de um 
elemento;
� Responsável por caracterizar 
as propriedades do mesmo.
� Modelo Rutherford-Bohr (1910)
INTRODUÇÃO
� Átomo:
� Núcleo � prótons (+) e 
neutorns;
� Eletrosfera � elétrons (-);
� Identificação do Átomo �
número de prótons, nêutrons e 
elétrons.
INTRODUÇÃO
� Átomo:
� Número Atômico (Z) � número 
de prótons. 
� Elemento neutro � número 
de prótons = número de 
elétrons
� Número de Massa (A) = Z + N
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INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO
� Radioatividade:
� Fenômeno, artificial ou natural, 
em que elementos químicos 
ou substâncias, denominados 
de radioativos, são capazes 
de emitir radiações, as quais 
tem a capacidade de ionizar 
corpos, produzir fluorescência, 
imprimir placas fotográficas, 
dentre outros.
RADIAÇÃO
� Processo de transferência de energia que se propaga por:
� Ondas sob a forma de partícula atômica ou subatômica 
energéticas � alfa, elétrons, prótons, nêutrons, dentre outros, 
oriundos da emissão espontânea de núcleos atômicos 
radioativos, bem como, produzidos em aceleradores de 
partículas ou em reatores. 
� Ondas eletromagnética � é composta de um campo elétrico 
e um campo magnético, se apresentando sob diferentes 
comprimentos de onda ou de frequência da onda e, indo 
desde ondas de baixa frequência (ondas de rádio e TV) até as 
altas frequências como os raios gama;
RADIAÇÃO
� Átomos, íons e moléculas existem em estados fundamentais 
de energia, caracterizados por uma quantidade definida de 
energia. 
� Quando o átomo recebe uma determinada quantidade de 
energia externa e, elétrons são promovidos a uma camada 
de maior energia e, encontrando-se no estado excitado.
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RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� A radiação é classificada em não ionizante quando não 
possui energia suficiente para ionizar a matéria. 
� Não altera a quantidade de elétrons da eletrosfera, mas tem 
a capacidade de romper moléculas e ligações químicas. 
RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
�MICRO-ONDAS:
�Compreendem ondas de frequência com intervalos de 300 a 
300.000 MHz e comprimentos de 1mm a 1m;
� situam-se entre as radiações infravermelho e ondas de rádio;
RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� RADIAÇÃO INFRA-VERMELHA:
�Compreende comprimentos de onda que variam de 0,8 – 1.000 
µm;
� São emitidos por corpos com temperatura superior ao zero 
absoluto, temperatura essa em que a vibração molecular 
cessa.
�A fonte primária de radiação infravermelha é o calor � calor 
radiante (capaz de ser percebida pela emissão de calor)
RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� RADIAÇÃO INFRA-VERMELHA:
� Efeito biológico � térmico;
�Podem causar: queimaduras na pele, cataratas e, lesões à 
retina. 
�Os principais veículos de exposição a este tipo de radiação são 
aquecedores domésticos, irradiação solar sem proteção 
adequada, operação de fornos industriais, fabricação e 
transformação do vidro; forja e operações com metais quentes, 
desidratação de material têxtil, papel, couro, alimentos; solda 
elétrica, dentre outros.
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RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV):
�Comprimentos de onda de 380 a 1nm e, situam-se entre as 
radiações de raios X e a luz visível no espectro eletromagnético.
�Radiação UV proveniente do sol:
�UVA � com capacidade de atingem a superfície terrestre; 
�UVB � são parcialmente absorvidas na atmosfera e parcialmente 
atingem a superfície terrestre;
�UVC � são absorvidas pela camada de ozônio.
RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV) � EFEITOS BIOLÓGICOS:
� Benefícios: é a principal promotora da síntese de vitamina D. 
�Malefícios: 
�Efeitos imediatos: queimaduras, bronzeamento, lesões nas células 
de Langerhans, cerato-conjuntivite; 
�Efeitos tardios: envelhecimento precoce e desenvolvimento de 
câncer de pele, pterígio, catarata.
RADIAÇÕES NÃO-IONIZANTES
� RADIAÇÃO LASER:
� É a amplificação de luz, emitindo um único comprimento de onda, 
com radiação concentrada e emitida praticamente em apenas uma 
só direção, podendo ser de raio infravermelho, visível ou ultravioleta. 
� Aplicações: 
�Engenharia: são úteis para levantamentos topográficos, operações 
de dragagem, construção de pontes;
�medicina, pode ser utilizado em microcirurgias, destruição de 
tumores, queimadura de verruga, dentre outros;
�Indústria: é utilizado em microusinagem, solda de micropeças, 
alinhamento ótico, fotocoagulação, etc.
RADIAÇÕES IONIZANTES
� Definidas pela propriedade de ceder ou retirar elétrons dos 
átomos, tornando-os eletricamente carregados, processo 
denominado de ionização.
� O processo de ionização tende a transferir energia aos átomos 
constituintes das moléculas, através de processos de dissipação de 
energia.
� A capacidade de causar ionização pode ocorrer por meio de 
energia e partículas emitidas de núcleos instáveis. As partículas 
são, tipicamente, na forma de partículas alfa(α), partículas beta 
(β) ou nêutrons.
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RADIAÇÕES IONIZANTES
� Radiação Alfa(α):
� Emitidas por núcleos de elevada massa atômica, instáveis, tais como, 
urânio, tório e radônio.
� Radiação de menor poder de penetração e elevada taxa de 
ionização. 
� A camada epitelial é capaz de impedir a penetração dessas 
partículas, no entanto, ao serem ingeridas ou inaladas em grandes 
quantidades acarretam danos na mucosa dos sistemas respiratório e 
gastrintestinal e nas células dos tecidos adjacentes.
RADIAÇÕES IONIZANTES
� Radiação Beta (β):
� Dentre os elementos que emitem partículas β podem ser citados o 
potássio, carbono, iodo e bário. 
�Capacidade de penetração 10 vezes superior as partículas α;
� A exposição permite a penetração em alguns milímetros no tecido 
humano, podendo ser usada em procedimentos médicos na 
superfície da pele, mas pode ser detida com uma folha de alumínio 
com 1 mm de espessura.
� A emissão de energia se faz por forma de onda eletromagnética 
muito semelhante aos raios-x e os raios gama.
RADIAÇÕES IONIZANTES
� Radiação Gama (γ):
�Gerada pela emissão de energia presente no núcleo atômico, em 
um estado excitado, após transição de próton ou nêutron de nível de 
valência de maior energia para um de menor energia, gerando uma 
estrutura mais estável.
�Os raios gama interagem com a matéria pelo efeito fotoelétrico e 
promovem a ionização desta, tendo a propriedade de penetração 
alta e permitindo assim, atravessar grandes espessuras. 
� Utilizada na área médica, terapêutica e aplicabilidade industrial, a 
blindagem ocorre por meio de chumbo, concreto, aço ou terra. 
RADIAÇÕES IONIZANTES
� Radiação X:
�Ondas eletromagnéticas que diferem dos raios gama apenas quanto 
à sua origem, apresentando as mesmas propriedades dos raios γ.
� Raios gama � se formam na porção externa do núcleo; 
� Formação artificial � um filamento percorrido por corrente elétrica 
aumenta o fluxo de elétrons que são emitidos em direção à um alvo 
metálico, havendo a colisão. 
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RADIAÇÕES IONIZANTES
� Radiação X:
� Na colisão, cerca de 5% dos elétrons sofrem reduções bruscas de 
velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas 
eletromagnéticas, denominadas de raios X.
� Aplicações:
� Radiodiagnóstico;
� Radioterapia.
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Relacionados com a dose da radiação ionizante e o modo como 
esta exposição ocorre.
� Mecanismos de ação da radiação ionizante:
�Mecanismo direto: ocorre interação da radiação diretamente com as 
moléculas como DNA, RNA, proteínas, enzimas, dentre outros 
podendo promover a quebra delas.
�Mecanismoindireto: a radiação interage com substâncias, 
como a água e compostos, produzindo radicais livres que 
ionizam o citoplasma e afetam moléculas do metabolismo 
basal.
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Frequentemente, o dano causado pela radiação é reparado 
pelas próprias células, a partir dos sistemas de reparo específicos, 
mediados por enzimas, para diferentes tipos de lesão. 
� Falha nos sistemas de reparo pode gerar:
�Morte celular;
� Incapacidade de reprodução; 
�Modificação celular permanente � devido alteração nas células 
somáticas e germinativas;
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Efeitos Somáticos: 
�Ocasionam danos nas células corporais apenas na pessoa 
irradiada, não oferecendo riscos às gerações futuras.
�Exposição aguda (dose total é recebida em curto intervalo de tempo) 
� efeitos são imediatos (poucas horas, dias ou semanas), como 
por exemplo, náusea, perda de apetite e de peso e até a morte.
�Exposição crônica (dose recebida aos poucos durante anos) �
efeitos são tardios (anos ou décadas), como por exemplo, câncer, 
úlcera, catarata, esterilidade, envelhecimento precoce, leucemia. 
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EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Efeitos Somáticos: 
�A gravidade dos efeitos somáticos depende da dose total de 
radiação recebida, do intervalo de tempo em que ela foi 
recebida, e da região do corpo que foi atingida.
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Efeitos Hereditários (Efeitos genéticos): 
�Ocasionados no descendente da pessoa irradiada, resultantes 
dos danos nas células dos órgãos reprodutores.
� Lei de Bergonie & Tribondeau: “A sensibilidade das células à 
radiação é diretamente proporcional à sua atividade 
reprodutora e inversamente proporcional ao seu grau de 
especialização”. 
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Segundo a Comissão Internacional de Proteção Radiológica em 
sua publicação, a dose limiar foi definida como sendo a dose 
estimada capaz de gerar efeitos de reações teciduais em 1% dos 
tecidos irradiados. 
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
� Segundo a Comissão Internacional de Proteção Radiológica em 
sua publicação, a dose limiar foi definida como sendo a dose 
estimada capaz de gerar efeitos de reações teciduais em 1% dos 
tecidos irradiados. 
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APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE
� Tecnologias empregadas no avanço da ciência e da tecnologia, 
atualmente, com efeitos positivos da radioatividade nas mais 
diversas áreas de interesse humano, da geração de energia 
elétrica em usinas nucleares à determinação da idade de fósseis. 
� Radioterapia;
�Cintilografia;
� Radiologia convencional;
� Tomografia computadorizada e por emissão de pósitrons/
� Esterilização de alimentos e pragas;
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� A exposição às radiações � Efeitos biológicos nas células. 
� International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) �
criada para estabelecer grandezas e unidades de Física das radiações, 
critérios de medidas, métodos de comparação, dentre outros.
� International Commission on Radiological Protection (ICRP) � Elaborar 
normas de proteção radiológica e criar limites de exposição à radiação 
ionizante para indivíduos expostos; 
� As normas de proteção radiológica, apesar de indicarem valores de 
limitação da dose, estabelecem o princípio fundamental conhecido 
como ALARA.
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� Princípio ALARA (As Low As Reasonably Achievable - tão baixo 
quanto razoavelmente exequível) = princípio da otimização, 
fundamenta que toda exposição deve manter o nível mais baixo 
possível de radiação ionizante. 
� Obrigatório o planejamento das atividades com radiação 
ionizante, analisando a pretensão da atividade bem como o 
modo com a qual essa será desenvolvida. 
� Nessa análise deve-se estabelecer medidas de proteção 
necessárias para alcançar o nível de exposição menor possível. 
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� A proteção radiológica é otimizada quando as exposições 
empregam a menor dose possível de radiação, sem que haja 
perda na qualidade da imagem.
� No Brasil, as diretrizes básicas referentes à proteção radiológica 
estão relacionadas na norma do CNEN (Comissão Nacional de 
Energia Nuclear) NE-3.01 (Diretrizes Básicas de Radio proteção).
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PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� Principio da Justificativa � fundamenta que toda a atividade com 
exposição a radiação ionizante deve ser justificada considerando 
os benefícios advindos.
� Na área da saúde, esse principio deve relevar a necessidade da 
exposição e as características particulares do individuo envolvido, 
sendo proibida a exposição que não possa ser justificada, 
incluindo a exposição as radiações ionizantes com o objetivo 
único de demonstração, treinamento ou outros fins que contrariem 
o principio da justificativa.
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� Limitação da dose:
�Os limites de dose estabelecidos pelas normas de radioproteção 
de cada país devem orientar e ser, obrigatoriamente, cumprida 
pelos trabalhadores expostos à radiação ionizante e para o 
público em geral. Os limites são:
�Para o trabalhador � 50 mSv/ano 
�Para o público em geral é de 1mSv/ano. 
�A limitação da dose não se aplica aos pacientes, quando os 
benefícios advindos das radiações ionizantes justificam possíveis 
danos causados pelo emprego da técnica.
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� A proteção contra a radiação visa projetar e construir 
instalações, bem como implementar práticas adequadas de 
manuseio da radioatividade de modo a minimizar os efeitos 
da radiação nos trabalhadores, diminuindo a magnitude das 
doses individuais, o número de pessoas expostas e a 
probabilidade de exposições acidentais.
� Equipamentos de proteção coletiva (EPC) e individual (EPI);
� Instalações laboratoriais e escolha dos equipamentos
adequadas, e execução correta dos procedimentos laborais;
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PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� A proteção aos trabalhadores ainda é determinada pela 
avaliação dos fatores tempo, distância e blindagem.
� tempo � quantidade de dose recebida deva ser proporcional 
ao tempo de exposição e à velocidade da dose.
�Distância � espaço necessário que o trabalhador deve estar da 
fonte de radiação de modo que a intensidade de radiação 
decresça com o quadrado da distância.
� Blindagem � espessura do material utilizado para barrar a 
penetração da radiação e depende do tipo de radiação, da 
atividade da fonte e da velocidade de dose após a blindagem. 
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
� Levantamento 
radiométrico�
utiliza 
dosímetros para 
quantificar o 
nível de 
radiação;
OBRIGADO!