Apostila - Física das radiações e radiobiologia

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Física das radiações 
e
Radiobiologia
Profª Drª Danielle Dutra
RADIOBIOLOGIA
FÍSICA DAS RADIAÇÕES
E
 A radiação é a emissão de energia através de partículas subatômicas ou ondas eletromagnéticas,
um fenômeno presente tanto de forma natural no universo quanto produzido por atividades
humanas. A radioatividade, por sua vez, é um traço intrínseco de certos átomos, os quais, devido à
sua instabilidade, emitem partículas ou ondas ao se transformarem em elementos mais estáveis.
Essa propriedade é fundamental na física nuclear e tem aplicações cruciais em áreas como
medicina, energia nuclear e datação de materiais. A compreensão da radiação, radioatividade e
da estrutura atômica é crucial para desvendar os segredos da matéria e impulsionar avanços
significativos em diversos campos científicos e tecnológicos.
 Átomos são as unidades básicas e fundamentais da matéria. Eles são os constituintes essenciais
de tudo o que existe no universo. Um átomo é composto por três principais partículas subatômicas:
1. Prótons: partículas com carga elétrica positiva (+) que estão localizadas no núcleo do átomo; 2.
Elétrons: partículas com carga elétrica negativa (-) que orbitam ao redor do núcleo em camadas
chamadas de "níveis de energia" ou "camadas eletrônicas"; e, 3. Nêutrons: partículas sem carga
elétrica (neutras) que também estão localizadas no núcleo. A configuração específica de prótons,
nêutrons e elétrons em um átomo determina suas propriedades químicas e físicas. 
 Cada elemento químico conhecido é constituído por átomos de um tipo específico, que têm o
mesmo número de prótons no núcleo. Os elementos químicos são representados por símbolos
químicos, geralmente compostos por uma ou duas letras, e estão organizados na tabela periódica
de acordo com suas propriedades físicas e químicas. Existem 118 elementos químicos conhecidos
atualmente, sendo 92 deles encontrados na natureza e os demais foram produzidos artificialmente
em laboratório através de reações nucleares. 
 O número de prótons é também chamado de número atômico. Ele é representado pela letra "Z"
e define a identidade do elemento químico. Por exemplo, o hidrogênio tem um número atômico de
1, o carbono tem um número atômico de 6, e assim por diante. O número de massa de um átomo é a
soma dos prótons e nêutrons presentes em seu núcleo. Ele é representado pela letra "A". Por
exemplo, um átomo de hidrogênio normal tem um próton e nenhum nêutron, então seu número de
massa é 1. Já um átomo de carbono tem 6 prótons e geralmente 6 nêutrons, então seu número de
massa é 12.
 O número de elétrons em um átomo neutro é igual ao número de prótons. Íons são átomos ou
moléculas eletricamente carregados, que são formados quando um átomo ganha ou perde elétrons.
Um íon pode ter uma carga positiva (chamado de cátion) ou uma carga negativa (chamado de
ânion). Quando um átomo perde elétrons, ele se torna positivamente carregado e é chamado de
cátion. Por exemplo, o sódio (Na) perde um elétron para se tornar um cátion com carga +1 (Na+). Por 
Uma breve introdução:
outro lado, quando um átomo ganha elétrons, ele se torna negativamente carregado e é chamado
de ânion. Por exemplo, o cloro (Cl) ganha um elétron para se tornar um ânion com carga -1 (Cl-).
 Isótopos, isótonos e isóbaros são termos usados para descrever diferentes tipos de átomos com
base em suas características nucleares. Os isótopos são átomos que têm o mesmo número de
prótons, mas um número diferente de nêutrons em seus núcleos, resultando em diferentes massas
atômicas. Por exemplo, o hidrogênio tem três isótopos: hidrogênio-1 (comumente chamado de
protônio), o deutério e o trítio. Todos eles têm um próton em seu núcleo, mas o hidrogênio-1 não tem
nêutrons, enquanto o deutério tem um nêutron e o trítio tem dois nêutrons.
 Os isótonos são átomos que têm o mesmo número de nêutrons, mas um número diferente de
prótons em seus núcleos. Isso significa que eles têm massas atômicas diferentes. Por exemplo, o
nitrogênio e o boro são isótonos, pois ambos têm sete nêutrons em seus núcleos, mas o nitrogênio
tem 7 prótons, enquanto o boro tem 5 prótons.
 Os isóbaros são átomos que têm o mesmo número de massa, mas um número diferente de
prótons e nêutrons em seus núcleos. Por exemplo, a prata e o paládio são isóbaros, pois ambos têm
uma massa atômica de 107, mas a prata tem 47 prótons e 60 nêutrons em seu núcleo, enquanto o
paládio tem 46 prótons e 61 nêutrons em seu núcleo. 
 A maioria dos núcleos atômicos é estável. Os isótopos estáveis são aqueles que não sofrem
decaimento radioativo e, portanto, não emitem partículas ou radiação. Eles têm uma quantidade
equilibrada de prótons e nêutrons em seus núcleos, o que torna o núcleo estável e não sujeito a
decaimento. Alguns isótopos podem ser instáveis e estar sujeitos a decaimento radioativo, ou seja,
se desintegram ao longo do tempo, emitindo partículas subatômicas ou radiação eletromagnética
em um processo chamado de decaimento radioativo, até se tornarem estáveis. 
 Os isótopos instáveis são denominados de radioisótopos, radionuclídeos ou elementos radioativos.
Esses isótopos têm um excesso ou falta de nêutrons em relação ao número de prótons em seu
núcleo, o que torna o núcleo instável. Como resultado, os isótopos instáveis têm uma meia-vida, que
é o tempo necessário para que metade dos átomos de um determinado isótopo instável em um
material se decomponha em um elemento diferente.
 A energia liberada durante o decaimento radioativo é o resultado da instabilidade do núcleo do
átomo, que procura alcançar uma configuração mais estável. Essa energia pode ser liberada na
forma de calor, luz ou eletricidade e é usada em diversas aplicações, como em usinas nucleares, na
medicina para diagnóstico e tratamento de doenças, em testes de radiocarbono para datar objetos
antigos e em outros processos industriais. No entanto, os isótopos instáveis também podem ser
perigosos se manuseados incorretamente ou em quantidades elevadas, pois sua radiação pode ser
prejudicial à saúde.
 Os isótopos estáveis são comuns e estão presentes naturalmente em muitos elementos químicos,
enquanto os isótopos instáveis são menos comuns e muitas vezes são criados artificialmente em
laboratórios ou através de reações nucleares naturais, como a de decaimento de elementos
radioativos.
 O símbolo de identificação internacional de material
radioativo ou de risco de exposição a radiação é a “radura”. Ela
representa um núcleo instável (círculo central) emitindo energia,
cercado por três pares de raios que se irradiam a partir do
centro. Esse símbolo é utilizado em locais como usinas
nucleares, laboratórios e centros de pesquisa que lidam com
materiais radioativos.
Figura 1. Radura.
Hidrogênio comum
Deutério
Trítio
Figura 2. Isótopos, Isótonos e Isóbaros. 
Descoberta da radioatividade:
 A história da radioatividade começa em meados do século XIX, com a descoberta dos raios
catódicos por William Crookes, químico e físico britânico, que em seus estudos sobre a
condutividade da eletricidade em gases sob baixa pressão, utilizou um tubo criado por ele mesmo,
composto por um cátodo, o eletrodo negativo, e um ânodo, o eletrodo positivo. Quando uma
corrente elétrica passava por esse tubo de vidro evacuado, Crookes descobriu que, à medida que
se diminua a pressão, o eletrodo negativo (catodo) parecia emitir raios (uma luz verde
fluorescente), chamados raios catódicos, que hoje sabemos que se tratam de um feixe de elétrons
livres. 
 Portanto, no tubo de raios catódicos, o cátodo é o eletrodo negativo, de onde os elétrons são
liberados, e o ânodo é o eletrodo positivo, para onde os elétrons são atraídos. Em 1861, Crookes,
identificou uma linha de emissão verde no espectro de um elemento e, com base nisso, o nomeou
de tálio. O tálio possui o número atômico 81.
 Em 1895, o físico e engenheiro mecânico alemão Wilhelm Conrad Röntgen estava conduzindo
experimentos com raios catódicos (feixes de elétrons acelerados), quando percebeu que ao usar
uma tela recobertacom uma substância fosforescente em seu laboratório, esta brilhava, mesmo
quando não estava diretamente no caminho dos feixes; uma luz fluorescente era produzida na tela
de platina cianetada. Intrigado, Röntgen percebeu que uma nova forma de radiação estava sendo
emitida. Esta radiação era diferente dos raios catódicos, pois podia atravessar materiais sólidos e
revelar as estruturas internas dos objetos, incluindo imagens de ossos e outros tecidos internos do
corpo humano sem a necessidade de procedimentos invasivos. 
 Röntgen produziu e detectou radiação eletromagnética nos comprimentos de onda
correspondentes aos ainda hoje chamados Raio-X, que na época recebeu esse nome de Roentgen,
devido a notação matemática "X' para o desconhecido. Essa descoberta lhe rendeu o prêmio Nobel
de Fisica em 1901. Ele é considerado o pai da radiologia de diagnóstico e recebeu o título de
Doutor Honoris Causa em Medicina da Universidade de Wurzburg.
 Antoine Henri Becquerel, um físico francês, fez uma contribuição crucial para a história da
radiação com a descoberta da radioatividade em 1896. Enquanto investigava os raios-X e sua
capacidade de penetrar materiais, Becquerel conduziu experimentos com sais de urânio. Ele queria
investigar se uma substância fluorescente poderia emitir raio-X quando era submetida à luz do Sol,
quando percebeu que mesmo quando os sais de urânio estavam envolvidos em papel preto ou ar-
 
rmazenados em locais escuros, ainda assim eram capazes de impressionar uma placa fotográfica.
Isso sugeria a presença de uma forma de radiação emitida pelo urânio, que era diferente dos raios-
X; se tratava de outra radiação, hoje conhecida como Raios Gama. 
 A grande importância dessa descoberta foi que ela indicou a existência de uma propriedade
intrínseca em alguns elementos que fazia com que eles emitissem radiação espontaneamente,
independentemente de estímulos externos; a radiação do urânio era inerente ao elemento e não
era o resultado de uma reação química. A unidade de medida para a atividade de um material
radioativo, o "becquerel" (Bq), foi nomeada em sua homenagem. 
 Essa descoberta foi fundamental para o entendimento da natureza subatômica da matéria e
abriu caminho para uma série de pesquisas posteriores sobre a radioatividade e a estrutura do
átomo. Além disso, os estudos de Becquerel inspiraram outros cientistas notáveis, como Marie e
Pierre Curie, a aprofundar a pesquisa nessa área, levando a avanços significativos em física nuclear
e medicina. 
 Influenciada pela descoberta de Becquerel, Marie Curie decidiu considerar os raios de Urânio
como um possível campo de pesquisa para sua tese e usando uma técnica inovadora, descobriu
que os raio de urânio faziam com que o ar em torno de uma amostra conduzisse eletricidade. Isso
foi possível utilizando uma versão de eletrômetro desenvolvida por Pierre e seu irmão, quinze anos
antes. Com base nos seus resultados, ela levantou a hipótese de que a radiação não era resultado
da interação de moléculas, mas seria proveniente do próprio átomo, passo importante para refutar
a suposição de que os átomos eram indivisíveis. 
 Em 1898, após uma busca sistemática por substâncias adicionais que emitissem radiação, Marie
descobriu que o elemento Tório também era radioativo, mas 2 meses antes, o alemão Gerhard Carl
Schmidt publicou sua descoberta em Berlim. Neste mesmo ano, Marie e Pierre Curie anunciavam a
descoberta de um elemento radioativo denominado Polônio, em homenagem à terra natal de Marie
e em dezembro do mesmo ano, publicaram a descoberta de um novo elemento chamado Rádio. 
 Os Curies desenvolveram técnicas para isolar e estudar elementos radioativos. Apenas em 1910 o
Rádio é isolado puro. Já para o polônio esse isolamento não foi possível, devido ao curto tempo de
meia-vida deste elemento (128 dias). No decorrer de suas pesquisas, o casal Curie cunhou o termo
‘radioatividade’ e os termos "alfa", "beta" e "gama" para descrever diferentes tipos de radiação
emitida por átomos radioativos.
 As pesquisas dos Curies sobre radioatividade forneceram evidências cruciais para a teoria
atômica, demonstrando que os átomos não eram entidades indivisíveis, mas sim compostos de
partículas subatômicas. Essa descoberta transformou nossa compreensão da estrutura da matéria.
Em dezembro de 1903, juntamente com Becquerel, Pierre e Marie Curie receberam o Prêmio Nobel
de Física, concedido pela Academia Real Sueca de Ciências. Em 1911 Marie Curie recebeu o Prêmio
Nobel em Química.
 As descobertas e contribuições dos Curies tiveram um impacto profundo na ciência e na
medicina. Além de abrir novos campos de pesquisa em física nuclear e química, suas investigações
sobre a radioatividade levaram ao desenvolvimento de técnicas de diagnóstico médico,
tratamentos de câncer e ao uso seguro de materiais radioativos em várias aplicações.
 A caracterização das radiações emitidas pelo nuclídeos instáveis foi feita por Ernest Rutherford
(1898) para as partículas alfa e beta e Paul Willard (1900) para a radiação gama. Rutherford chegou
a conclusão de que os raios emitidos pelos compostos de urânio eram de 3 tipos. As radiações
foram classificadas de acordo com seu poder de penetração (1899). Rutherford propôs que o raio
alfa eram o átomo de Hélio que tinha pedido dois elétrons, o que foi confirmado somente após a
descoberta do núcleo atômico.
 As radiações podem surgir tanto no núcleo quanto na eletrosfera do átomo, dependendo de
onde ocorre excesso de matéria e energia. Podem também surgir pela interação de outras
radiações ou partículas com o núcleo ou com o átomo. Normalmente, as radiações que transportam
mais energia se originam em núcleos atômicos, pois levam consigo a energia das forças nucleares
extremamente poderosas. Radiação corpuscular (partícula) e radiação eletromagnética são dois
tipos diferentes de radiação emitidas por um radionuclídeo. 
 Prótons, nêutrons e elétrons ejetados de átomos ou núcleos atômicos são exemplos de radiação
particulada, que é caracterizada por sua carga, massa e velocidade: pode ser carregada ou
neutra, leve ou pesada, lenta ou rápida. As radiações eletromagnéticas são ondas (sem massa)
constituídas por campos elétricos e magnéticos variando no tempo e no espaço. Essas radiações
podem ser emitidas por núcleos atômicos instáveis, em um processo conhecido como decaimento
radioativo. 
 
Radiações nucleares
1. A radiação alfa é um feixe de partículas, formada por dois prótons e dois nêutrons (núcleo de
hélio). Essa partícula não tem poder para igualar o número de prótons e nêutrons, uma vez que a
cada radiação alfa, o núcleo perde 2 prótons e 2 nêutrons, logo, em busca da estabilidade, além
da alfa, o núcleo irá emitir outras partículas radioativas. A emissão alfa ocorre em átomos com
número de massa bastante elevado, e como a cada emissão o número de massa diminui, parece
que o objetivo da radiação alfa é justamente reduzir a massa do núcleo; afinal excesso de massa
não deixa de ser excesso de energia, se considerarmos massa como energia condensada.
 A radiação alfa tem, portanto, carga elétrica positiva, massa relativamente alta e é o tipo de
radiação de menor poder penetrante (facilmente absorvida por materiais densos; pode ser
bloqueadas por uma folha de papel). Possui alto poder de ionização e pode ser perigosa se
ingerida ou inalada. Devido seu alto poder de ionização, as radiações alfa não são utilizadas em
humanos, uma vez que poderiam resultar em estragos enormes no DNA das células. São frequentes
em raios cósmicos e são utilizadas em usinas nucleares.
2. A emissão de radiação beta envolve a liberação de partículas beta, que são elétrons (beta
negativos ou négatrons) ou pósitrons (antipartícula do elétron - beta positivos) emitidos por núcleos 
 Devido à descoberta do elétron por Thomson em 1897, Rutherford concluiu que os raios beta
eram os elétrons, pois ambos os raios eram atraídos por placas eletricamente carregadas. Assim,
ele passou a chamar o raio de partícula pois suas pesquisasindicavam a presença de massa.
Embora tanto a radiação alfa quanto a beta se desloquem em alta velocidade, a alfa é mais
pesada e portanto mais lenta do que a beta. Apresenta também baixo poder de penetração,
podendo por exemplo, ser bloqueada por uma folha de papel. Enquanto isso, cerca de 6mm de
alumínio são necessários para parar a maioria das partículas beta.
 Em 1900 Paul Ulrich Villard descobriu que ao eliminar os raios alfa e beta com uma tela de
chumbo e campo magnético, respectivamente, ainda haveria alguma radiação restante, sem carga
e com considerável poder de penetração que chegou a um detector. Quando Rutherford confirmou
sua existência, os rotulou de raios gama, que são fótons de alta energia.
Tipos de radiação:
A Primeira Lei da Radioatividade está ligada a essa
partícula: O átomo de um elemento radioativo, ao
emitir uma partícula alfa, dá origem a um novo
elemento que apresenta n° de massa (A) com 4
unidades a menos e n° atômico (Z) com 2 unidades a
menos.
atômicos instáveis em um processo conhecido como decaimento beta. No caso da emissão de
négatrons, um nêutron se transforma em um próton e um elétron, que é então emitido pelo núcleo. 
 A emissão beta é acompanhada pela emissão de um antineutrino de elétrons que compartilha o
momento e a energia do decaimento. É importante notar que, durante a emissão beta, a
conservação da carga elétrica é mantida: um nêutron (sem carga) é transformado em um próton
(carga positiva) e um elétron (carga negativa). Cada emissão beta negativo, o número atômico
aumenta em 1 e o número de massa se mantém constante. Um exemplo desse decaimento é a
transformação do Potássio, de Z=19 em Cálcio, com Z = 20.
Figura 3. Emissão de partícula alfa. 
 Já no caso da emissão de pósitrons, um próton se transforma em um nêutron e um pósitron, que
é emitido pelo núcleo. A emissão de um pósitron é acompanhada por um neutrino, uma partícula
quase sem massa e sem carga. A cada emissão de pósitron, o número atômico diminui em uma
unidade e o número de massa se mantém. Um exemplo desse decaimento ocorre na conversão de
Potássio 40 no gás Argônio. Ao contrário do decaimento alfa, nem a partícula beta nem seu
antineutrino associado existem dentro do núcleo antes do decaimento beta, mas são criados no
processo de decaimento.
 Quando se trata da emissão de partículas beta em átomos, está envolvida uma interação entre
as forças nucleares fracas, que são mediadas pelos bósons W⁻. Os bósons não fazem parte da
estrutura dos átomos como prótons, nêutrons e elétrons, mas são partículas subatômicas que são
mediadoras das forças fundamentais da natureza. O bóson W⁻ é responsável por converter um
nêutron em um próton durante o processo de emissão beta. O próton permanece no núcleo,
enquanto o elétron (partícula beta) é expelido do átomo a altas velocidades.
 As forças nucleares fortes e fracas são dois dos quatro tipos fundamentais de forças na
natureza. Elas operam em escalas subatômicas e são cruciais para entender a estrutura e o
comportamento dos núcleos atômicos. A força nuclear forte é responsável por manter os prótons e
nêutrons juntos no núcleo de um átomo. Sem a força nuclear forte, os prótons (que têm cargas
positivas) se repeliriam mutuamente devido à carga elétrica, e os núcleos não se manteriam unidos.
Esta força age apenas a curtas distâncias dentro do núcleo e é extremamente eficaz em distâncias
subatômicas.
 A força nuclear fraca é responsável por certos tipos de decaimentos radioativos, incluindo a
emissão beta. Ela é uma força muito mais fraca que a força nuclear forte e atua em interações
entre partículas subatômicas, sendo responsável por converter quarks (os constituintes dos prótons e
nêutrons) e léptons (como os elétrons) de um tipo em outro. Na emissão de négatrons, os bósons W⁻
transformam 1 up e 2 down (que formam os nêutrons) em 2 up e 1 down (que formam os prótons). 
 As partículas beta têm alta energia cinética e carregam uma carga elétrica negativa ou positiva,
dependendo se são elétrons ou pósitrons, respectivamente. Como resultado, elas interagem com a 
matéria de diferentes maneiras. Os elétrons beta, por exemplo, têm energia suficiente para ionizar
moléculas e átomos em sua trajetória (menos ionizantes que a alfa), o que pode causar danos
celulares e mutações genéticas. Eles também têm uma capacidade moderada de penetrar em
materiais (mais penetrantes que alfa), como tecidos biológicos, mas são bloqueados por barreiras
de proteção adequadas, como placas de metal ou concreto. Em humanos, as partículas beta nega-
tivas são utilizadas para fins terapêuticos; é a chamada radioterapia. 
 Já o pósitron quando é emitido pelo núcleo, rapidamente interage com elétrons na matéria,
captura um elétron negativo, forma o positrônio, que posteriormente se aniquila, gerando duas
radiações gama de energia 0,511 MeV cada, emitidas em sentidos contrários. Esse processo é
conhecido como aniquilação pósitron-elétron e é usado em técnicas de imagem médica, como a
tomografia por emissão de pósitrons (PET), para detectar a presença de tecido canceroso ou outras
anomalias.
 O princípio desse exame se baseia no fato de que tecidos com maior atividade metabólica
consomem mais glicose - como células tumorais, células inflamatórias e áreas cerebrais que
estejam mais ativas em determinado momento. Assim, é injetado no paciente fluordesoxiglicose
(FDG), que é formado por moléculas de glicose marcadas com radioisótopo flúor-18, o qual emite
pósitrons. A FDG vai se fixar nos tecidos metabolicamente mais ativos. Em seguida o pacieente é
colocado no aparelho de tomografia computadorizada, onde as imagens são formadas e as áreas
que estiverem emitindo pósitrons se mostram coloridas. Essa é uma das ferramentas mais modernas
e poderosas de diagnóstico de câncer na atualidade.
Figura 4. Emissão de négatrons e pósitrons.
A Segunda Lei da Radioatividade está ligada
a essa partícula: Se um átomo de um
elemento radioativo R emite uma partículaβ (um elétron), dá origem a um novo
elemento S com o mesmo n° de massa (A) e
com o n° atômico (Z) uma unidade maior. 
3. Os raios gama são uma forma de radiação
eletromagnética composta por ondas que não
possuem massa, assim como ondas de rádio,
micro-ondas, luz visível e raios-X. As ondas com
frequência muito elevada (acima de 1016 Hz), por
transportarem muita quantidade de energia, tem
capacidade de arrancar elétrons, sendo portanto
ionizantes. As ondas ionizantes são o raio x e o
raio gama.
 Devido à sua natureza ondulatória, ausência
de massa e carga elétrica nula, a radiação gama
tem o potencial de ionização menor (mas não
significa que seja desprezível; pode gerar
grandes danos aos tecidos), mas são altamente
penetrantes, capazes de atravessar materiais
 
densos e espessos (para deter os raios gama é necessário uma parede de chumbo). De fato, os
raios gama são a forma mais penetrante de radiação eletromagnética, superando até mesmo os
raios X. 
 Essa alta energia é produzida por núcleos atômicos em transições energéticas entre estados
excitados e estados mais baixos. Quando um núcleo passa de um estado mais elevado para um
estado mais baixo, ele libera energia sob a forma de um fóton de alta energia, que é o raio gama.
Essas transições energéticas podem ocorrer de várias maneiras, como durante a desintegração
radioativa de um núcleo, em colisões entre partículas nucleares ou em processos de fusão ou fissão
nuclear. Quando um núcleo sofre uma transição energética e emite um raio gama, ele se torna mais
estável e de menor energia.
 A radiação gama é emitida após a emissão de alfa ou beta, sendo observada em nuclídeos
metaestáveis, ou seja, após a emissão de uma partícula alfa ou beta, o núcleo ainda está instável; o
núcleo residual tem seus nucleons fora da configuração de equilíbrio, ou seja, estão alocados em
estados excitados. Assim para atingir o estado fundamental, emitem a energia excedente sob a
forma de radiação eletromagnética, denominada radiação gama (γ), tornando-seestável. 
 Um exemplo dessa emissão ocorre com o Césio 137 que emite uma radiação beta convertendo-
se num isótopo metaestável do Bário (observamos o aumento do número atômico do elemento-
filho). Esse bário metaestável libera então radiação gama e torna-se estável, não havendo
modificação no número atômico e de massa deste último. 
 Devido à sua alta energia e capacidade de penetração, os raios gama são amplamente
utilizados em diversas áreas, como medicina nuclear, radioterapia, detecção de radiação e análise
de materiais. No entanto, a exposição prolongada ou em altas doses aos raios gama pode ser
perigosa para a saúde, pois pode causar danos ao DNA das células, levando a mutações e câncer.
Por isso, é importante tomar medidas de segurança ao trabalhar com fontes de radiação gama e
seguir as normas de segurança estabelecidas. 
 Uma das aplicações dos raios gama é na cintilografia, exame que permite obter imagens de
processos fisiológicos que ocorrem no nosso organismo. Na cintilografia são usados isótopos
radioativos os quais substituem os isótopos estáveis, formando uma estrutura molecular chamado de
radiotraçador ou radiofármaco. Esse radiotraçador é captado e concentra-se seletivamente num
determinado órgão; por exemplo, se o paciente ingerir iodo traçado, ele irá se acumular na tireoide,
já que quase todo o iodo do organismo concentra-se nessa glândula. 
 Em seguida, com a ajuda de rastreadores, podemos rastrear os radioisótopos e assim determinar
o mapeamento funcional de um órgão específico, como a tireoide, o coração o cérebro, ou os rins.
As imagens captadas por um aparelho denominado gama câmara e mostradas na tela de um
computador, apresenta a distribuição do radiotraçador no órgão estudado. Qualquer distribuição
que diferir da distribuição padrão e homogênea irá indicar a presença de alguma anormalidade
funcional.
 Quando administrados em doses maiores, radiotraçadores são utilizados na medicina nuclear
para eliminar células cancerosas. Nessa caso, a radiação entra no organismo do paciente, vai até o
tecido alvo e destrói as células através do processo de ionização. Exemplos de radiotraçadores são
o iodo-131, iodo-123, tecnécio-99 e o tálio-201). 
 Outra aplicação muito interessante das radiações gama nas dosagens bioquímicas de inúmeras
substâncias (hormônios, drogas, etc) é um método denominado radioimuninsaio, que consiste no
seguinte: uma quantidade fixa de anticorpo é imobilizada em um suporte. Adiciona-se a solução
teste com a quantidade desconhecida de antígeno que queremos medir. Após a incubação
remove-se o antígeno não ligado e adicionam-se anticopos marcados (traçadores) específicos pa-
Radiação Símbolo Constituição Carga Massa Velocidade
Poder de
penetração
Alfa núcleo do He +2 4
1/10 da
velocidade da luz
baixo
Beta -
(négatron)
elétron -1 0
9/10 da
velocidade da luz
médio
(moderado)
Beta +
(Pósitron)
pósitron +1 0
9/10 da
velocidade da luz
médio
(moderado)
Gama
onda
eletromagnética
de alta energia
0 0
 velocidade da
luz
elevado
ra o antígeno, com sítio de ligação diferente do sítio de anticorpo de fase sólida. O anticorpo
marcado não-ligado é removido por lavagem e faz-se a medida da radioatividade da fase sólida.
Quanto maior a concentração do antígeno, maior a concentração do complexo (antígeno-
anticorpo marcado) e maior a radiação emitida. 
Figura 5. Emissão de radiação gama.
Interações em processos de decaimento e emissões secundárias
 Além das emissões primárias, podem existir fenômenos secundários. Sucessivos rearranjos
eletrônicos podem acontecer até o átomo se estabilizar:
Captura eletrônica: A captura eletrônica é um processo no qual o núcleo de um átomo captura um
elétron de um orbital interno da eletrosfera. Quando um próton do núcleo captura um elétron
atômico, eles se aniquilam e ocorre a produção de um nêutron. Esse processo ocorre em átomos
com núcleos instáveis ou com excesso de prótons em relação aos nêutrons. A captura eletrônica
reduz o número de prótons no núcleo, o que pode resultar em um isótopo mais estável ou em um
novo elemento químico. 
 Esse processo geralmente pode ocorrer junto com o decaimento β+. Em alguns núcleos, a
transformação do próton em nêutron ao invés de se realizar por emissão de um pósitron, se
processa pela neutralização de sua carga pela captura de um elétron orbital das camadas mais 
 
Tabela 1. Características das radiações nucleares.
próximas, assim representada. Para núcleos de número atômico elevado, este tipo de
transformação é bastante provável e compete com o processo de emissão β+. Nesse caso não
ocorre emissão de radiação nuclear, exceto a do neutrino. 
Figura 6. Captura eletrônica.
Conversão interna (CI): O processo de conversão interna compete com a emissão de radiação
gama e consiste na transferência da energia de excitação nuclear para elétrons das primeiras
camadas (K e L), por meio da interação coulombiana, retirando-os dos orbitais. Estes elétrons são
denominados de elétrons de conversão interna, são monoenergéticos e permitem identificar o
elemento químico. 
 A energia dos elétrons emitidos pelo processo de conversão interna é igual à energia da
radiação gama, concorrente, menos a energia de ligação do elétron ao átomo. Varia, portanto de
dezenas de keV a alguns MeV. 
Raios-X característicos: Uma característica importante da captura
eletrônica, da CI ou outro processo de ionização é a emissão de
raios-X característicos. Quando o elétron é capturado pelo núcleo,
um vacância é criada no orbital eletrônico, e um elétron de uma
camada superior pode cair para preencher esse vácuo. Durante esse
processo de transição, energia é liberada por meio de uma radiação
eletromagnética, um raio-X característico, cuja energia é igual à 
diferença de energia entre o estado inicial e o final. Figura 7. Conversão interna.
 A denominação “característico” se deve ao fato dos fótons emitidos, por transição, serem
monoenergéticos e revelarem detalhes da estrutura eletrônica do elemento químico. Os raios-X
característicos são emitidos em comprimentos de onda ou energias específicas, dependendo do
elemento químico envolvido. Assim, sua energia e intensidade relativa permitem a identificação do
elemento de origem. A análise desses raios-X característicos pode ser utilizada para identificar a
presença de elementos específicos em uma amostra e determinar sua composição química. 
 Como a emissão de raios-X característicos é um fenômeno que ocorre com energia da ordem
da energia de ligação dos diversos níveis da eletrosfera, as energias de emissão dos raios X
característicos variam de alguns eV a dezenas de keV.
Elétron Auger: É um tipo de partícula subatômica que está envolvida em um processo conhecido
como decaimento de Auger. Esse processo ocorre quando um elétron é ejetado de um átomo ou
molécula após a transição de um elétron de camadas superiores para um nível de energia mais bai-
xo. O decaimento de Auger foi descoberto por Pierre Victor Auger, físico francês, em 1925. 
 Num átomo excitado em sua eletrosfera, o excesso de energia, ao invés de ser liberado pela
emissão de raios X característicos, pode ser transferido diretamente para um elétron de uma
camada mais externa. O processo pode ser entendido como se, ao ser emitido, o raio X
característico virtual colidisse com elétrons do próprio elemento, retirando-os por efeito
fotoelétrico. Estes elétrons são denominados de elétrons Auger. 
 Da mesma forma que os raios X característicos, os elétrons Auger são dependentes dos níveis de
energia da eletrosfera e portanto seu espectro de distribuição em energia é discreto. Como sua
energia de emissão é igual à energia do raio X característico, do qual é concorrente, menos a
energia de ligação do nível do elétron emitido, seu valor é um pouco menor, ou seja, é também da
ordem de alguns eV a dezenas de keV. 
 Dessa forma, o elétron Auger é uma partícula carregada negativamente e, dependendo do
processo envolvido, pode ser emitido com uma energia característicae direção específica. O
espectro de energia dos elétrons Auger é único para cada elemento químico, o que permite a
identificação da presença de elementos em uma amostra.
 Os elétrons Auger são amplamente utilizados em técnicas de análise de superfície, como a
espectroscopia de elétrons Auger (AES) e a microscopia eletrônica de varredura por transmissão
(MEVT, ou STEM, do inglês scanning transmission electron microscope), para estudar a composição
química e a estrutura de materiais. Essas técnicas fornecem informações valiosas sobre a
distribuição dos elementos e a interação entre átomos em uma amostra.
Figura 8. Emissão de raio-X característico e elétron Auger, devido a captura eletrônica.
Radiação produzida pela interação de radiação com a matéria
 Ao interagir com a matéria, a radiação incidente pode também transformar total ou parcialmente
sua energia em outro tipo de radiação. Isso ocorre na geração dos raios-X de frenamento, na
produção de pares e na radiação de aniquilação.
Raio-x de frenamento (“bremsstrahlung”): Quando partículas carregadas, principalmente elétrons,
interagem com o campo elétrico de núcleos de número atômico elevado ou com a eletrosfera, elas
reduzem a energia cinética, mudam de direção e emitem a diferença de energia sob a forma de
ondas eletromagnéticas, denominadas de raios-X de frenamento ou bremsstrahlung. A energia dos
raios-X de frenamento depende fundamentalmente da energia da partícula incidente. Partícula de
maior energia e menor massa e elementos com maior número atômico, produzem maior
bremsstrahlung.
 A energia dos fótons de raio-X de frenamento varia e pode abranger uma ampla faixa de
energias, dependendo da energia inicial do elétron e da força da interação com o campo elétrico
do núcleo. Os raios X gerados para uso médico e industrial não passam dos 500 keV, embora
possam ser obtidos em laboratório raios X até com centenas de MeV. Como o processo depende
da energia e da intensidade de interação da partícula incidente com o núcleo e de seu ângulo de
saída, a energia da radiação produzida pode variar de zero a um valor máximo, sendo contínuo seu
espectro em energia.
 O raio-X de frenamento é amplamente utilizado em aplicações de diagnóstico médico e
radiografia industrial, sendo uma fonte importante de radiação de alta energia usada para a
obtenção de imagens e a detecção de diferentes materiais. 
Figura 9. Raio-X de frenamento.
Produção de pares e aniquilação: A produção de
pares ocorre quando uma partícula de alta energia
(um fóton com energia mínima de 1,022 MeV) colide
com um campo elétrico de um núcleo de elevado
número atômico. Durante a colisão, a energia é
convertida em massa, criando um par partícula-
antipartícula. Essas partículas são geralmente um
elétron e seu antipartícula, o pósitron. 
 A aniquilação é o processo oposto à produção de
pares, em que uma partícula e sua antipartícula
colidem e se transformam em energia. Quando um
pósitron, após perder sua energia cinética, interage
com um elétron, a matéria é toda transformada em
energia, sendo emitidos dois fótons em sentidos opos-
tos, com energia de 0,511 MeV (2 x 0,511 MeV= 1,022 MeV), que são raios gama de alta energia,
embora não sejam de origem nuclear. A energia desses fótons gama é equivalente à massa
restante do elétron e do pósitron após a aniquilação.
 A produção de pares e a aniquilação são fenômenos importantes na física de partículas e têm
aplicações em áreas como a medicina nuclear e a pesquisa de altas energias. Por exemplo, a
produção de pares é utilizada em técnicas de imageamento médico, como a tomografia por
emissão de pósitrons (PET), onde o pósitron emitido pelo material radioativo injetado no paciente é
detectado e usado para mapear a atividade metabólica do corpo. A aniquilação, por sua vez, é
estudada em aceleradores de partículas para investigar as propriedades fundamentais das
partículas e as leis da física de altas energias.
Figura 10. Produção de pares e aniquilação.
Fundamentos físicos e a utilização de raios-X de frenamento e raios-X característicos
na medicina
 Para gerar raios-X, é necessário um tubo de Röntgen, que é um tubo com vácuo e um condensador dentro. O condensador é
ligado à rede elétrica de modo que uma chapa é carregada negativamente (cátodo) e a outra positivamente (ânodo). O ânodo é
coberto com tungstênio, um elemento de alta densidade. Resultante da aplicação de um campo elétrico, as duas chapas do
condensador têm polaridades contrárias. Com voltagem suficiente, os elétrons do cátodo ganham bastante energia para
abandonar as órbitas nos átomos e aceleram no sentido do ânodo, por causa do campo elétrico. 
 Chegando ao ânodo, os elétrons interagem com a chapa de tungstênio. Por causa da alta densidade do tungstênio, uma
grande porcentagem dos elétrons interage com seus átomos provocando deflexão desses elétrons, de maneira que os elétrons
são repentinamente desacelerados. Cada vez que um elétron passa por um átomo de tungstênio, é desviado por causa do campo
eletromagnético do átomo e, por causa da desaceleração que sofre, perde energia cinética. Essa energia perdida é liberada em
forma de uma onda eletromagnética (fóton) e se chama Bremsstrahlung, que significa radiação de frenagem em alemão,
também conhecida como raios-X.
 A energia dos fótons assim produzidos depende da intensidade da desaceleração dos elétrons defletidos pelo átomo. Como
alguns elétrons são mais desacelerados do que outros, são produzidos fótons com diferentes energias. Alguns desses fótons
serão produzidos com energias na faixa dos raios-X
 No mesmo tubo, outro efeito produz raios X-característicos, mas numa escala menor. Quando os elétrons acelerados no
cátodo não são desviados pelos átomos de tungstênio, e eventualmente colidem com seus elétrons, estes podem ser arrancados
de seus orbitais. Quando o elétron que foi acelerado tem energia suficiente, este pode deslocar um elétron interno do
tungstênio, ou outro elemento, e tomar o seu lugar. Nesse processo, é emitida radiação que se chama raios-X característicos,
por ter estreita faixa de ondas e alta energia. 
 Os raios-X característicos têm uma quantidade (quantum) de energia maior e característica para cada orbital. Por esta
razão, raios-X característicos produzem imagens radiográficas bem mais nítidas que os raios-X provenientes da frenagem de
elétrons. Dependendo da aplicação, pode-se usar ou raios-X característicos ou os que são obtidos por meio de Bremsstrahlung
(frenagem). 
 Em geral, a geração de raios-X é um processo muito ineficaz. Apenas 1% da energia aplicada resultará em raios-X de
frenagem e 0,1% em raios-X característico, o resto da energia é dissipado na forma de calor. Nesses aparelhos, a capacidade
para dissipar o calor é indispensável. Os raios de baixa energia são geralmente absorvidos dentro do tubo, embora raios de
alta energia passem através do tubo e são disponíveis para serem usados depois. A maioria dos fabricantes associa algum tipo
de filtração para aumentar a energia do raio, já que raios de baixa energia causam queimaduras na pele dos pacientes.
 Para usar os raios-X em medicina, é preciso saber como eles interagem com o corpo humano. O mais importante é
considerar que os raios-X penetram de maneira dependente do tipo de matéria. Em geral, raios-X interagem com a matéria de
três maneiras: sem interação, absorção completa, ou espalhamento. Absorção parcial é possível também. Na radiografia,
espalhamento não é o resultado preferido, porque não contribui para a formação da imagem. Materiais densos interagem mais
com raios-X do que materiais menos densos. Ossos, que se constituem principalmente de cálcio, são mais densos do que
músculos, veias ou pele, que se constituem principalmente de carbono, hidrogênio e oxigênio e, portanto estes últimos,
absorvem mais radiação. Esta dependência da densidade da matéria cria o contraste na imagem do radiograma.
 No radiograma, alta radiação resulta em áreas brancas, enquanto menos radiação deixa áreasmenos expostas, em tons
escuros. Portanto, ossos aparecem escuros, enquanto outros tecidos aparecem mais claros. Os médicos regularmente usam
negativos dos filmes radiográficos, onde ossos são claros e tecidos são escuros. Por isso, radiogramas são ideais para
visualizar tumores e pulmões afetados por pneumonia, pois formam áreas mais densas.
 Por se tratar de uma radiação eletromagnética, assim como a radiação gama, o raio-X apresenta alta penetrância.
Barreiras de chumbo são necessárias para uma adequada radioproteção. Quanto ao poder de ionização, em uma radiografia
convencional ficamos expostos ao raio-X por apenas uma fração de segundos e o aparelhos é calibrado com uma voltagem que
faz com que o grau de ionização seja desprezível. Mesmo assim, gestantes devem evitar ao máximo a exposição. Entretanto se
a voltagem for aumentada e o tempo de exposição alargado, os raios-X podem apresentar um grau de ionização maior que os
raios gama. Dessa forma, os raio-X podem ser utilizados em radioterapia para exterminar as células de tumores malignos.
 Como as radiografias normalmente não apresentam resolução suficiente para detectar pequenas lesões, foi desenvolvido
um sistema computadorizado para melhorar (e muito) a resolução das imagens obtidas por raio-X: a tomografia
computadorizada (TC). Na TC, um tubo de raio x gira 360 graus em torno da região do corpo que pretendemos estudar e a
imagem obtida será o somatório de fatias dessa região. As informações obtidas são processadas por um computador, que usa a
técnica matemática chamada de transformada de Fourier. Assim o computador fornece imagens de inúmeros cortes e planos,
conjugando-as e fornecendo uma percepção tridimensional dessas imagens. A TC nada mais é do que uma radiografia ultra-
aprimorada, logo seus riscos são os mesmos de uma radiografia convencional e deve ser evitada por gestantes.
Ativação: A ativação refere-se à interação de radiações com energia superior à energia de ligação
dos nucleons (geralmente acima de 10 MeV) com um material, o que pode desencadear reações
nucleares. Essas reações nucleares resultam na formação de um núcleo residual e na emissão de
radiação.
 Quando uma partícula de alta energia, como um nêutron, colide com um núcleo atômico, pode
ocorrer uma reação nuclear. Durante essa reação, o nêutron é absorvido pelo núcleo, o que pode
levar a uma série de transformações nucleares, como a emissão de partículas adicionais, como
prótons, nêutrons, partículas alfa, raios gama, entre outros. Essas transformações podem resultar na
formação de um núcleo residual, que pode ser estável ou radioativo, dependendo da composição
do material e dos produtos da reação.
 A ativação pode ocorrer em diversos contextos, como em reatores nucleares, aceleradores de
partículas, testes nucleares, irradiadores industriais, entre outros. É importante controlar e monitorar
a ativação, especialmente em ambientes nucleares, para garantir a segurança dos trabalhadores e
a proteção do meio ambiente. 
Figura 11. Ativação.
Interação da radiação com a matéria:
 O efeito físico da radiação está relacionado com a capacidade de ela provocar ionização na
matéria com a qual interage. A eficiência para produzir ionização, como já foi visto, é diferente
para os tipos de radiação, obedecendo à seguinte ordem decrescente: α > β > γ. As radiações
não-ionizantes apesar de não produzirem íons com a matéria com a qual interagem, são capazes
de produzir excitação dessa matéria.
Excitação: A excitação de um átomo ocorre quando um ou mais elétrons do átomo absorvem
energia suficiente para saltar de um estado de energia mais baixa (estado fundamental) para um
estado de energia mais alta (estado excitado), deixando um ou mais espaços vazios nos níveis de
energia inferiores. Essa transição de um estado de energia para outro pode ser representada por
um salto quântico, onde o elétron absorve a energia correspondente à diferença entre os níveis de
energia. Isso pode acontecer de várias maneiras, como através de colisões com outras partículas,
absorção de fótons de luz ou por transferência de energia de partículas carregadas.
 Quando um átomo excitado retorna ao seu estado fundamental, ele emite a energia absorvida
anteriormente na forma de radiação eletromagnética, como fótons de luz visível, ultravioleta ou
raios-X, dependendo do nível de energia do salto quântico. Esse processo é conhecido como
emissão de radiação ou luminescência. 
Nêutron
Radiação
gama
Partícula B
Decaimento
Radioativo
Radiação
gama
 A excitação de átomos é fundamental para
entender vários fenômenos físicos e químicos, como a
fluorescência, a fosforescência, as lâmpadas de
descarga, os lasers e muitos outros sistemas que
envolvem interações entre luz e matéria.
Ionização – efeito fotoelétrico e efeito Compton: A
ionização e os efeitos fotoelétrico e Compton são
fenômenos relacionados à interação da radiação
eletromagnética com a matéria. A ionização já foi
explicada anteriormente como o processo pelo qual
um átomo, molécula ou íon perde ou ganha elétrons,
resultando na formação de um íon. No contexto da 
Figura 11. Excitação.
radiação eletromagnética, a ionização ocorre quando fótons de alta energia colidem com átomos
e transferem energia suficiente para remover um ou mais elétrons. Isso pode levar à formação de
íons positivos e elétrons livres.
 O efeito fotoelétrico é um fenômeno em que fótons de radiação eletromagnética, como fótons
de luz, colidem com um material transferindo sua energia total a um único elétron orbital, que é
expelido com uma energia cinética bem definida:
Ec = h. v - Be,
 
onde h é a constante de Planck, v é a frequência da radiação e Be é a energia de ligação do
elétron orbital.
Figura 12. Efeito fotoelétrico.
Fóton
incidente
Raio-x
característico
Elétron de camada mais
interna ejetado
 O efeito fotoelétrico é predominante para baixas
energias e para elementos químicos de elevado número
atômico Z. Para os elétrons do mesmo átomo, a
probabilidade de ocorrência do efeito fotoelétrico é maior
para os que possuem maior energia de ligação, isto é, os
elétrons das camadas K, L e M.
 Esse efeito ocorre quando a energia dos fótons é
suficiente para superar a energia de ligação dos elétrons
no material. Os elétrons ejetados são chamados de
elétrons fotoelétricos e podem contribuir para a corrente
elétrica em um circuito. O efeito fotoelétrico tem
implicações importantes em áreas como a fotônica, tecno-
 logias de energia solar e na explicação da natureza quântica da luz.
 O efeito Compton é outro processo de interação da radiação eletromagnética com a matéria.
Nesse efeito, fótons de alta energia colidem com elétrons livres ou fracamente ligados em um
átomo, e sofrem um espalhamento, resultando em uma mudança no comprimento de onda do fóton
e na transferência de parte de sua energia para o elétron. 
 O efeito Compton é uma evidência experimental da natureza de partícula da radiação
eletromagnética, uma vez que o comportamento de espalhamento dos fótons é semelhante ao de
partículas em colisão. A magnitude do desvio angular e a mudança no comprimento de onda do
fóton espalhado dependem do ângulo de espalhamento e da energia do fóton incidente. O efeito
Compton é importante para entender a interação dos raios X e gama com a matéria, e é usado em 
Fóton
incidente
Fóton emergente com
energia não absorvida e
desvio da trajetória
Elétron 
ejetado
 diversas aplicações, como na radiografia e na espectroscopia de raios X.
 As interações fotoelétricas predominam para todos os materiais em energias de fótons
suficientemente baixas, mas à medida que a energia cresce, o efeito fotoelétrico diminui mais
rapidamente que o efeito Compton e este acaba se tornando o efeito predominante. Continuando
a aumentar a energia do fóton, ainda que o efeito Compton decresça em termos absolutos,
continua aumentando em relação ao efeito fotoelétrico. Acima da energia de alguns MeV para o
fóton, a produção de pares passa a ser a principal contribuiçãopara as interações de fótons. 
Figura 13. Efeito Compton.
Transmutação:
 Como foi visto, um núcleo com excesso de
energia tende a estabilizar-se, emitindo
partículas alfa ou beta. Em cada emissão de
uma dessas partículas, há uma variação do
número de prótons no núcleo, isto é, o
elemento se transforma em outro de
comportamento químico diferente. A esse
processo dá-se o nome de transmutação. 
 É bom salientar que as radiações não são
produtos da desintegração nuclear, como se os núcleos instáveis estivessem “se quebrando ou
desmanchando”. Ao contrário, elas são indicadores do resultado das transformações do núcleo
instável, na busca de estados de maior estabilidade e perfeição, ou seja, são produtos da
otimização de sua estrutura e dinâmica.
 A transmutação também pode ser realizada
artificialmente por meio de reações nucleares
induzidas, como a fissão nuclear, em que um
núcleo pesado é dividido em dois núcleos
menores, liberando energia e partículas
subatômicas. Além disso, a fusão nuclear é outra
forma de transmutação artificial, em que dois
núcleos leves são fundidos em um núcleo mais
pesado, liberando energia e partículas
subatômicas.
 A transmutação é um processo importante em
diversas áreas da ciência, como na produção de
radioisótopos para medicina e pesquisa, na gera- Figura 14. Fissão nuclear.
ção de energia nuclear e na investigação de elementos químicos e suas propriedades.
Figura 15. Transmutação ou decaimento radioativo.
 A atividade de uma amostra radioativa é definida
como o número de transformações nucleares
(desintegrações) que ocorrem em uma determinada
amostra por unidade de tempo, isto é, a velocidade de
desintegrações. É importante ressaltar que a atividade
diminui com o tempo, pois os átomos radioativos se
desintegram e diminuem em número. A taxa de
diminuição da atividade depende da meia-vida do isó-Figura 16. Fussão nuclear.
Atividade de uma amostra
radioativa:
topo radioativo presente na amostra. 
 Essa atividade pode ser medida experimentalmente por meio de detectores de radiação, como
contadores Geiger-Müller, detectores de cintilação ou detectores de estado sólido. Esses
detectores registram o número de partículas radioativas (como partículas alfa, partículas beta ou
fótons gama) que interagem com o detector em um determinado período de tempo. Pode-se
calcular a atividade de uma amostra radioativa usando a seguinte fórmula:
 
 Atividade A (t) = λ * N (t)
 
 onde:
 - Atividade A(t) é a atividade da amostra em becquerel (Bq), no S.I. ou Curie (Ci),
 - λ (lambda) é a constante de decaimento radioativo do isótopo em segundos inversos (s^-1),
 - N(t) é o número de átomos radioativos na amostra num instante t.
 A unidade do sistema internacional (SI) de medida da atividade é o becquerel (Bq), que
corresponde a uma desintegração (transformação nuclear) por segundo: 1 Bq = 1 dps. A unidade
antiga, ainda em uso em equipamentos antigos ou produzidos em alguns países (como os EUA.) é o
curie (Ci). Por sua definição inicial, equivale ao número de transformações por segundo em um
grama de 226Ra, que é de 3,7.1010 transformações por segundo. Portanto, 1 Ci é equivalente 3,7 x
1010 dps (desintegrações/segundo) ou 2,2 x 1012 dpm (desintegrações/ minuto). Assim, pode–se
converter Ci em Bq: 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq.
 N(t) pode ser calculado através da fórmula relacionada à cinética de decaimento radioativo:
 
onde:
- N0 é o número inicial de átomos radioativos,
- λ é a constante de decaimento (taxa de decaimento) da substância radioativa.
- e é a constante de Euler, uma constante matemática aproximadamente igual a 2,71828.
 Portanto, substituindo a expressão na equação de atividade, obtemos:
 
 n pode ser calculado da seguinte forma:
0
23
onde:
- m é a massa da substância radioativa em gramas,
- NA é o número de Avogadro, que é aproximadamente 6,02214076 * 10 mol ,
- A é a massa atômica do elemento radioativo (ou isótopo) em unidades de massa atômica
unificada (u).
 A constante de decaimento radioativo λ está relacionada à meia-vida (t ) do isótopo pela
fórmula:
 
 λ = ln (2) / t
 
 onde ln(2) é o logaritmo natural de 2.
Tempo de meia-vida:
 A meia-vida de um isótopo radioativo é o tempo necessário para que metade dos átomos
radioativos em uma amostra se desintegre. Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido
artificialmente, se transmuta (se desintegra ou decai) a uma velocidade que lhe é característica. O
tempo de meia-vida pode variar de frações de segundo a bilhões de anos, dependendo do isótopo
em questão. 
 Por exemplo, se a meia-vida de um isótopo radioativo é de 1 hora, isso significa que, após 1 hora,
metade dos átomos radioativos terá se desintegrado, enquanto a outra metade permanecerá. Após
mais uma hora, metade dessa quantidade restante se desintegrará novamente, e assim por diante.
A cada período de meia-vida, a quantidade de átomos radioativos é reduzida pela metade.
 O tempo de meia-vida (t ) de um isótopo radioativo pode ser determinado experimentalmente
por meio de medições da taxa de decaimento ao longo do tempo. O método mais comum é
realizar uma série de medições da atividade da amostra em intervalos regulares e, em seguida,
plotar um gráfico de atividade em função do tempo. A partir desse gráfico, é possível observar a
redução da atividade ao longo do tempo e determinar o tempo necessário para que a atividade
seja reduzida pela metade. Esse valor corresponde ao tempo de meia-vida.
 Alternativamente, se você conhece o número de átomos radioativos iniciais (No) e o número de
átomos radioativos remanescentes (N) em um determinado momento, pode usar a seguinte fórmula
para calcular o tempo de meia-vida:
 t = ln (2) / λ 
 λ, que é a constante de decaimento radioativo, pode ser determinada a partir da equação:
λ = ln (N /N) / t
onde N é o número inicial de átomos radioativos e N é o número de átomos radioativos
remanescentes após um determinado tempo t.
 
 
1/2
1/2
1/2
1/2
0
0
-1
 Portanto, usando essas fórmulas e dados experimentais de atividade ou número de átomos, é
possível calcular o tempo de meia-vida de um isótopo radioativo. Para cada meia-vida que passa, a
atividade vai sendo reduzida à metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não
permite mais distinguir suas radiações das do meio ambiente. Dependendo do valor inicial, em
muitas fontes radioativas utilizadas em laboratórios de análise e pesquisa, após 10 (dez) meias-
vidas, atinge-se esse nível. Entretanto, não se pode confiar totalmente nessa “receita”, pois, em
várias fontes usadas na indústria e na medicina, mesmo após 10 meias-vidas, a atividade dessas
fontes ainda é alta.
 A fórmula m = m0/2n representa a relação entre a massa inicial (m0) de uma substância
radioativa e a massa residual (m) após passar por n períodos de meia-vida. O número 2 está
relacionado à redução pela metade da massa a cada período de meia-vida. Essa fórmula é útil
para calcular a quantidade de material radioativo restante após um determinado número de meias-
vidas, desde que a taxa de decaimento seja constante. No entanto, ela não fornece informações
diretas sobre o tempo de meia-vida do isótopo.
 Portanto, para calcular o tempo de meia-vida de um isótopo radioativo, é necessário usar as
fórmulas mencionadas anteriormente, como a relação entre atividade e tempo de meia-vida, ou
usar dados experimentais de atividade ou número de átomos para determinar o tempo de meia-
vida.
Figura 17. Processo de decaimento radioativo.
Radiobiologia:
 Radiobiologia é o campo da ciência que estuda os efeitos da radiação ionizante (como raios X,
raios gama e partículas carregadas) nos seres vivos, desde organismos unicelulares até seres
humanos. É uma disciplina multidisciplinar que combina conhecimentos da biologia, física e
medicina. O objetivo principal da radiobiologia é compreender os efeitos biológicos da radiação e
os mecanismos pelos quais a radiação interage com os tecidos vivos. Isso envolve investigarcomo a
radiação afeta as células, tecidos e órgãos, tanto em níveis moleculares quanto celulares. A
radiobiologia também estuda os efeitos a longo prazo da exposição à radiação e como esses
efeitos podem ser mitigados ou tratados.
Mecanismo de ação das radiações
 O mecanismo de ação das radiações podem se dar por efeito físico, efeito físico-químico e efeito
biológico.
1. Efeito físico: Quando um ser vivo é irradiado, parte da energia da radiação é absorvida pelos á-
tomos do ser irradiado. Com isto, torna-se inevitável que aconteça o efeito físico da radiação que
consiste em ionização ou excitação de átomos. Estes efeitos acontecem com uma duração muito
pequena, na ordem de quatrilionésimo de segundo (Okuno, 2007, p.42). Eles somente são evitados
com o uso de blindagens apropriadas para cada tipo de radiação. Como consequência do efeito
físico, acaba ocorrendo um efeito físico-químico.
2. Efeito físico-químico: Refere-se às reações físico-químicas que podem ocorrer como resultado
da interação da radiação com a matéria. No efeito físico-químico ocorre a produção de íons pela
radiação, formação de radicais livres, ruptura de ligações químicas das moléculas e alterações nas
estruturas moleculares. Este efeito acontece também muito rapidamente após a interação da
radiação com a matéria. Segundo Okuno (2007), este estágio acontece em, aproximadamente, um
milionésimo de segundo. 
 A radiação ionizante pode afetar diretamente moléculas que são vitais nos diversos metabolismos
das células, entre as quais estão as enzimas e a molécula de DNA, ou indiretamente por meio da
produção de radicais livres e estes, por sua vez, afetam o DNA ou proteínas. Esses dois mecanismos
são conhecidos como ação direta e indireta da radiação na molécula de DNA.
 Na ação direta, a radiação pode ionizar os átomos constituintes das moléculas, inclusive do
DNA, resultando em danos imediatos no DNA, tanto nas cadeias como nas bases nitrogenadas. Na
ação indireta, a radiação ionizante interage com moléculas de água ou outras moléculas presentes
no ambiente celular, resultando na formação de radicais livres. Como a água constitui cerca de 70
% das nossas células, o efeito indireto tem maior probabilidade de acontecer. A radiólise da água é
uma modificação estrutural na molécula da água promovida pela radiação. Constitui um
importante processo na interação das radiações ionizantes com o tecido.
 Os primeiros íons formados pela interação da radiação com a água são: H2O+ e e- (H2O+ é o
íon positivo e e- o íon negativo). O íon positivo forma o radical hidroxil ao se dissociar na forma:
H2O+ = H+ e OH•. O íon negativo, que é o elétron, ataca uma molécula neutra de água,
dissociando-a e formando o radical hidrogênio: H2O + e- = H2O- = H• + OH-. Os radicais H•, OH• e
estes elétrons se difundem e reagem com as biomoléculas, podendo danificá-las. No rastro das
radiações de alto LET a densidade de radicais é grande e ocorrem muitas recombinações, tais
como: H• + H• = H2; OH• + OH• = H2O2.
 Depois de 10 s são formados as espécies tais como: H2, H2O2, OH- e também radicais livres da
água H, OH. Como o íon hidrogênio é uma espécie reativa, ele se combina, em solução aquosa,
com água formando o íon hidrônio (H3O+). Na presença de oxigênio a formação de peróxido de
hidrogênio (H2O2) aumenta devido à formação de radical hidroperóxido (HO2·). Segundo Conde-
Garcia (1998, p.326) o H2O2 pode difundir-se no nosso corpo alcançando grandes distâncias, ao
contrário dos radicais livres que, por serem muito reativos, se combinam rapidamente com alguma
molécula e permanecem no local onde foram produzidos. Os radicais e o peróxido de hidrogênio
podem reduzir ou oxidar as moléculas biológicas.
 Os radicais livres podem interferir com o metabolismo das proteínas, dos lipídios e dos
carboidratos. Além disso, a liberação de prótons hidrogênio reduz o pH do meio, alterando a
cinética das reações bioquímicas e, em grau mais avançado, levando à desnaturação das proteínas
e a morte celular. 
 Ambas as ações, direta e indireta, podem resultar em danos ao DNA, interferir na replicação do
DNA, na transcrição e na tradução gênica, e podem levar a uma variedade de efeitos biológicos,
como mutações genéticas, disfunção e morte celular. A gravidade dos danos no DNA dependem de
vários fatores, incluindo a dose de radiação, o tipo de radiação, a energia da radiação, a taxa de 
exposição e a sensibilidade dos tecidos afetados. 
 Os danos nas bases nitrogenadas do DNA devido a interação com uma radiação ionizante, são: 
· Formação de sítios apúricos ou apirimídicos: esta perda da base púrica ou pirimídica pode ocorrer
por interação da radiação com a ribose ou qualquer outra parte da base nitrogenada. Esses efeitos
são mais frequentes em pH alcalino. 
· Efeitos sobre purinas (adenina e guanina): ocorrem por ataque de radicais livres ou de hidroxilas
levando ao rompimento da ligação C-8 e N-9 do anel imidazólico.
· Efeitos sobre pirimidinas (timina e citosina): os radicais livres, atuando sobre essas bases, podem
roduzir a formação de peróxidos em virtude da saturação da dupla ligação existente entre C-5 e
C-6. A presença de uma alta pressão parcial de oxigênio exacerba esse efeito e a degradação dos
peróxidos formados pode levar à produção de pirimidina-glicol ou de fragmentos de ureia que
passam a se incorporar ao DNA.
 A lesão na cadeia do DNA provocada pela radiação ionizante se apresenta muitas vezes como
uma ruptura de uma (radiação com baixo poder de transferência linear de energia - LET) ou de
ambas (radiação com alto LET) as hélices dessa molécula. Além de promover rupturas, a radiação
ionizante pode promover a formação de ligações anormais (“cross linking”) entre partes de uma
mesma molécula (DNA ou proteínas) ou mesmo entre moléculas diferentes. As radiações podem
também produzir o rompimento das pontes de hidrogênio situadas entre duas moléculas diferentes
ou numa mesma molécula, alterando dessa forma sua configuração espacial.
 As alterações produzidas pelas radiações sobre o DNA, o RNA ou sobre moléculas que controlam
a síntese proteica produzem efeitos mais graves do que aqueles que ocorrem em enzimas já
formadas ou em moléculas que atuam como fatores intermediários nos diversos metabolismos.
 
Ação diretaAção diretaAção direta
Produzem
diretamente
mudança
H H
O
O
- H
Ação indiretaAção indiretaAção indireta
H O H e-
O
H O
H
H H
O
e- O
O O
Produzem radicais
livres
Figura 18. Ação direta e indireta da radiação.
 A célula apresenta mecanismos de defesa para remover ou neutralizar os íons e os radicais
livres. Por exemplo, as enzimas catalase e peroxidases são capazes de remover os radicais
peróxidos formados pela radiação. A enzima superóxido dismutase, conhecida como SOD, elimina
os radicais superóxidos. Além das enzimas, as vitaminas C e E também podem agir neutralizando os
radicais livres. 
 Se a célula conseguir neutralizar os radicais livres formados pela radiação, o efeito físico-
químico não evoluirá para efeito biológico e os pequenos efeitos não chegam a tornar-se visíveis.
Entretanto, caso a dose de radiação recebida por um indivíduo seja alta, a formação de radicais
livres será mais intensa e há grande chance de a célula não conseguir neutralizar todos os radicais 
livres formados. Após um certo intervalo de tempo, aparecem as lesões a nível celular ou a nível do
organismo.
3. Efeitos biológicos: Por último acontece o efeito biológico, no qual acontecem as alterações
morfológicas e funcionais na célula e os seus efeitos podem ser clinicamente observados (Okuno,
2007, p.43). 
 Ao se expor a uma determinada radiação, inúmeros fatores são importantes, e, dependendo
deles, uma mesma quantidade de radiação poderá ou não ter um efeito biológico. Abaixo, estão
destacados os mais importantes fatores a serem considerados quando se quer analisar o potencial
de interação com a matéria biológica.
Dose x tempo – Quanto maior a dose, maior será o efeito. Entretanto, o fracionamento da dose é
um fatorrelevante. Uma dose pode ser elevada se dada em uma única exposição; entretanto, pode
ser insignificante se a mesma dose for fracionada ao longo da vida de um ser humano, por exemplo. 
Forma de exposição – Certa dose pode ter efeito completamente diferente se for oriunda de uma
partícula ou de fótons. Partículas têm pouco poder de penetração, e a proteção é relativamente
fácil, ao contrário da exposição com fótons. A resposta é diferente se um radiofármaco é injetado
na circulação com o objetivo de produzir uma imagem ou ser avidamente captado por
determinados tipos de células cancerígenas.
Condição biológica – Certas condições biológicas favorecem, enquanto que outras limitam o dano
causado pelas radiações. Por exemplo, os primeiros estágios de desenvolvimento do embrião são os
mais sensíveis à radiação. Em tecidos adultos, existem diferentes sensibilidades, por exemplo,
células epiteliais de divisão rápida, como no intestino delgado, são muito mais sensíveis às
radiações do que células musculares. Além disso, um sujeito com um elevado nível de estresse
ambiental (desnutrição, estresse, reprodução, doença etc.) certamente será mais vulnerável que um
indivíduo saudável.
Características gerais dos efeitos biológicos 
 As características gerais dos efeitos biológicos das radiações são:
Inespecificidade: Os efeitos biológicos verificados em um paciente irradiado ou contaminado não
são específicos da radiação, ou seja, outros agentes físicos ou químicos podem produzir os mesmos
efeitos. Por exemplo, um indivíduo que se submete a uma radioterapia pode ter queda de cabelo.
Este efeito só é visto em pacientes submetidos à radioterapia? Não. Outros agentes podem
produzir queda de cabelo. A quimioterapia também pode induzir este mesmo efeito. Uma
exposição à radiação na pele pode induzir queimaduras. Só a radiação queima? Não. O fogo e um
ácido também podem queimar sua pele. Podemos, então, verificar que os sinais e sintomas
observados em pacientes expostos à radiação são inespecíficos. E claro que isto dificulta o
diagnóstico. Agora se o paciente irradiado apresenta mais de um sinal ou sintoma decorrente da
radiação, isto facilitará o diagnóstico.
Tempo de latência: O tempo de latência é o tempo que decorre entre a exposição à radiação e o
aparecimento visível dos danos biológicos. Este tempo depende da dose de radiação recebida, ou
seja, quanto maior a dose de exposição menor será o tempo de latência. Imagine uma situação em
que o indivíduo entrou em contato com uma fonte radioativa e depois de 5 dias apresentou vômitos
e diarreia severos. Qual é o tempo de latência? Cinco dias. Baseado no tempo de latência os efei- 
tos das radiações são classificados em agudos ou tardios (crônicos).
- Efeitos Imediatos (Agudos): Os efeitos imediatos da radiação ocorrem logo após uma exposição 
a uma dose alta de radiação em um intervalo de tempo muito curto. Esses efeitos são geralmente
observados dentro de um curto período de tempo, que varia de horas a dias após a exposição.
Geralmente, aparecem com um tempo de latência de 2 meses. Os efeitos agudos dependem da
dose total de radiação recebida e podem incluir sintomas como náuseas, vômitos, fadiga, perda de
cabelo, danos aos tecidos e órgãos, supressão do sistema imunológico e até mesmo a morte em
casos extremos. 
- Efeitos Tardios (Crônicos): Os efeitos tardios da radiação se manifestam após um período
prolongado de tempo, geralmente meses, anos ou até mesmo décadas após a exposição à
radiação. São considerados tardios os efeitos que se manifestam no indivíduo após 3 meses da
exposição à radiação (CondeGarcia, 1998, p.329). Podem aparecer decorrente de uma exposição
de dose baixas por um longo tempo (Ex. radiologista, que recebe doses baixas de radiação
diariamente no seu trabalho durante muitos anos) ou podem aparecer decorrente de uma dose alta
com um tempo de exposição pequeno (Ex. indivíduo envolvido em um acidente radioativo, recebeu
uma alta dose de radiação, sobreviveu aos efeitos agudos, mas manifestou um efeito crônico após
meses ou anos da exposição. 
 Os efeitos tardios incluem o desenvolvimento de câncer, como leucemia, câncer de pulmão,
câncer de tireoide e outros tipos de tumores. Além disso, podem ocorrer doenças não cancerígenas,
como doenças cardiovasculares, doenças oculares, disfunção endócrina e efeitos genéticos em
descendentes de pessoas expostas à radiação.
Figura 19. Efeitos imediatos e tardios.
Reversibilidade: Nós vimos que o nosso
organismo tem mecanismos de defesa contra a
radiação. Este mecanismo consiste,
principalmente, na remoção e neutralização
dos íons e radicais livres formados pela
radiação. Desta forma, os efeitos biológicos
podem ser reversíveis. No caso da necrose e do
câncer os efeitos são irreversíveis. Uma célula
cancerígena nunca volta a ser uma célula
saudável e a necrose é o estado de morte de
um tecido ou parte dele em um organismo vivo,
uma condição também irreversível.
Dose limiar: Certos efeitos biológicos somente
se manifestam se o indivíduo receber uma dose 
Imediato Tardio
Doses
Intervalo 
de tempo
Doses
Intervalo 
de tempo
Náusea
Vômito
Perda de
apetite e peso
Febre
Hemorragia
Diarreia
Queda de
cabelo
Morte
Somáticos:
catarata,
radiodermite,
necrose e
câncer.
Genético:
mutação nas
células
germinativas.
de radiação acima de um valor determinado, acima de um limiar (efeitos determinísticos). Por
exemplo, para um indivíduo apresentar vômitos e diarreia é necessário que ele se exponha a uma
dose de 6 Sv de radiação. Para este tipo de efeito (vômitos e diarreia) existe um limiar de dose já
conhecido para o efeito se manifestar. Existem alguns efeitos biológicos provocados pela radiação
que não apresentam dose limiar (efeitos estocásticos). 
Efeitos Estocásticos: Os efeitos estocásticos, também conhecidos como efeitos aleatórios ou
efeitos sem limiar, são aqueles que que se manifestam no indivíduo irradiado de maneira aleatória e
não têm um limiar de dose definido. Na curva dose-resposta, nota-se que os efeitos estocásticos se
iniciam na origem 0 do gráfico, o que mostra que não há um limiar de dose para eles. Qualquer do-
dose
se de radiação, mesmo muito pequena,
pode resultar em efeito estocástico.
Entretanto, quanto maior a dose maior a
probabilidade de ocorrência. Os efeitos
estocásticos são geralmente de longo
prazo e estão relacionados ao risco de
desenvolvimento de câncer e doenças
genéticas. 
Efeitos Determinísticos: Os efeitos
determinísticos, também conhecidos
como efeitos não-estocásticos ou
efeitos de limiar, são aqueles que têm
uma relação direta com a dose de
radiação recebida. Esses efeitos
ocorrem quando a dose de radiação
ultrapassa um determinado limiar e se
tornam mais graves à medida que a do-
O que significa a unidade Sv (Sievert)? É uma unidade de
dose equivalente e o seu submúltiplo é o milisievert (mSv).
Para termos uma noção da dose equivalente, a Comissão
Internacional de Proteção Radiológica estabeleceu que o
limite máximo permissível para os indivíduos do público é de
1 mSv ao ano (Okuno, 2007, p.38). Pode-se calcular a dose
equivalente através da fórmula: H = D * Q * N, onde H é a
dose equivalente (Sv); D é a dose absorvida (Gy); Q é um
fator de qualidade da radiação; N é outro fator que leva em
consideração o tipo de tecido que está absorvendo a
radiação. A dose de radiação absorvida é a energia total
absorvida por unidade de massa. No SI (Sistema
Internacional) a unidade para dose de radiação absorvida é
o Gray (Gy) e corresponde à absorção de um Joule por
quilograma de tecido vivo atingido: 1 Gy = 1 J/kg = 1 Sv 
 
se aumenta. Desta forma, a dose deve exceder um valor mínimo para que os efeitos sejam
observados (Knoche, 1991, p. 319). Alguns exemplos de efeitos determinísticos incluem queimaduras
de radiação, síndrome aguda de radiação e danos ao sistema nervoso central. Esses efeitos são
geralmente observados em doses de radiação relativamente altas e têm um padrão de
aparecimento previsível.
dose
Estocástico
(chance)
Determinístico
(certeza)
Probabilidadedo dano
Gravidade
do dano
Figura 20. Curva dose-resposta.
Transmissibilidade: Os efeitos decorrentes da
radiação podem ser classificados em efeitos
somáticos e efeitos hereditários. 
Efeitos Somáticos: São os efeitos que
ocorrem em células somáticas (não
reprodutoras) e se manifestam no indivíduo
irradiado não sendo possível ser transmissível
aos descendentes. Os efeitos somáticos
agudos incluem danos aos tecidos, órgãos e 
e sistemas do corpo, como queimaduras de radiação, síndrome de radiação aguda e supressão do
sistema imunológico. Os efeitos somáticos tardios incluem o desenvolvimento de câncer, doenças
cardiovasculares, doenças oculares, disfunção endócrina e outras condições de saúde que podem
se manifestar anos após a exposição à radiação. Por exemplo, uma queimadura na mão pela
radiação que evoluiu para uma necrose seguida de amputação do membro. Apenas o indivíduo que
foi irradiado é que sofreu os efeitos da radiação. Este efeito somático jamais será observado nos
seus descendentes. 
Efeitos Genéticos: Os efeitos genéticos da radiação ocorrem nos descendentes do indivíduo
exposto. Esses efeitos são resultado de alterações genéticas transmitidas para as gerações futuras.
O efeito só é transmissível ou hereditário aos descendentes, ou seja, passa de geração a geração,
quando as células sexuais (ovócito ou espermatozóide) forem irradiadas e usadas na concepção. 
 As mutações genéticas causadas pela radiação podem levar a anormalidades congênitas,
doenças genéticas e outros distúrbios hereditários. Os efeitos genéticos são mais relevantes em ter- 
mos de saúde populacional e podem se manifestar em descendentes de pessoas expostas à
radiação, mesmo que o indivíduo exposto não apresente efeitos adversos imediatos.
 A maior parte das alterações causadas pela radiação é somático, ou seja, não é transmissível.
Isto se deve ao fato do nosso organismo ser formado por um número bem maior de células
somáticas quando comparado às células sexuais. 
Radiossensibilidade: O nosso corpo é formado por tecidos constituídos de células diferenciadas e
células indiferenciadas. Considera-se célula indiferenciada aquela que ainda “não tem uma função
definida no embrião”. Durante o processo de diferenciação as células assumem as funções que irão
realizar. O nosso organismo é formado, na sua grande maioria, de células diferenciadas que
apresentam baixa taxa de divisão. São exemplos de células diferenciadas as dos tecidos ósseo,
muscular, fígado, rins, pulmões e coração. As células nervosas também são células diferenciadas
com baixa capacidade de divisão. 
 As células que se dividem muito pouco acumulam lesões na molécula de DNA. Algumas dessas
mutações não comprometem as funções vitais da célula e, consequentemente, do órgão. Podemos
concluir que quanto maior o grau de diferenciação celular, menor a taxa de divisão celular e menor
serão as possibilidades de morte celular induzida pela radiação. Células diferenciadas são mais
radiorresistentes. As células indiferenciadas, por sua vez, apresentam uma alta taxa de divisão e,
por isso, são mais sensíveis à ação das radiações ionizantes. Quanto menor a diferenciação celular
maior a probabilidade de indução de morte por ação das radiações ionizantes. 
 Dessa forma, em função do grau de diferenciação celular uma célula pode apresentar maior ou
menor sensibilidade frente às radiações. Bergonié & Tribondeau (1906) descreveram as primeiras
observações dos estudos sobre a sensibilidade das células às radiações ionizantes. Eles relataram
que a radiossensibilidade das células é diretamente proporcional a sua atividade mitótica e
inversamente proporcional ao seu grau de diferenciação. Isto significa dizer que as células com
grande poder de divisão células são as mais sensíveis e as mais diferenciadas, isto é, aquelas com
menor habilidade em sofrer mitose, são mais resistentes à radiação.
 O feto apresenta uma intensa proliferação celular sendo extremamente vulnerável à ação das
radiações ionizantes. Na Dinamarca, quando o feto ou embrião recebe uma dose de radiação
acima de 0,1 Gy, o aborto é recomendado para evitar que a criança nasça com leucemia,
malformações física ou mental (Okuno, 2007, p.48). As células da medula óssea - responsáveis pela
formação das células sanguíneas (glóbulos brancos, glóbulos vermelhos e plaquetas) -, os ovócitos, 
os espermatozoides e as células das camadas mais internas dos tecidos de recobrimento (pele,
vilosidades intestinais e glândulas) são muito vulneráveis à ação das radiações ionizantes por
apresentarem uma alta taxa de divisão celular.
Síndrome aguda da radiação:
 A síndrome aguda da radiação, também conhecida como Doença por Radiação Aguda (DRA),
caracteriza-se por um conjunto de sinais e sintomas apresentados pelo paciente que recebeu uma
dose elevada de radiação em um curto intervalo de tempo. Como a dose recebida foi elevada, o
indivíduo apresentará efeitos agudos que são aqueles que se manifestam em um período de
latência de horas ou dias. 
 Essa síndrome resulta em danos significativos aos tecidos e órgãos do corpo devido aos efeitos
diretos da radiação. Segundo Conde-Garcia (1998) a gravidade da síndrome aguda da radiação
depende da dose de radiação recebida, da extensão da área irradiada, do órgão irradiado, da res-
 posta biológica do indivíduo e da presença ou não de fatores radiossensibilizadores.
 Nós vimos que as células apresentam resistências diferentes quando submetidas às radiações
ionizantes. Conhecendo-se a dose recebida pelo indivíduo é possível prever qual será o sistema
biológico afetado. É claro que doses mais baixas de radiação vão afetar os órgãos mais sensíveis e
as doses mais altas afetarão todos os órgãos, inclusive os mais resistentes. A DRA é classificada em
quatro categorias:
1. Síndrome hematopoiética: É o primeiro estágio da síndrome aguda da radiação e ocorre em
doses entre 0,7 e 10 Gray (Gy) ou doses superiores a 2 Sv. Como a medula óssea é radiossensível,
ela sofrerá primeiro após uma irradiação. Com a medula óssea danificada pela radiação, a
produção das células sanguíneas ficará comprometida. Tem-se diminuição do número de
plaquetas, fato a que se chama de plaquetopenia. Como as plaquetas são importantes na
coagulação sanguínea, a diminuição destas células pode induzir o aparecimento de hemorragia e
sangramentos. 
 Tem-se também diminuição dos glóbulos brancos ou leucócitos, fenômeno conhecido como
leucopenia. Como são células de defesa, a leucopenia deixa o indivíduo vulnerável à infecções
bacterianas ou virais. Nesta fase, recomenda-se o isolamento do paciente e o uso de máscaras.
Além da plaquetopenia e leucopenia, ocorre também anemia que corresponde a uma redução no
número de glóbulos vermelhos ou hemácia. De acordo com a gravidade do paciente recomenda-se
fazer transfusão sanguínea ou transfusão com concentrado de plaquetas ou de hemácias. 
2. Síndrome gastrointestinal: Ocorre em doses entre 10 e 50 Gy ou doses maiores que 6 Sv. O
tecido de revestimento do TGI é formado por várias camadas celulares. Nelas, as células mais
internas são responsáveis pela reposição das células das camadas mais externas. Como as células
das camadas mais externas são mais diferenciadas, elas morrem quando são irradiadas e acabam
sendo eliminadas por descamação. 
 Quando a radiação atinge as camadas mais internas, as células aí localizadas morrem, e o
efeito final se manifesta na forma de ulcerações intestinais que geralmente não cicatrizam. Esta
fase é conhecida como síndrome gastrointestinal e o indivíduo apresenta diarreia e vômitos
persistentes. Como há perda de líquidos e eletrólitos é importante hidratar este paciente com soro
fisiológico por via endovenosa.
3. Síndrome neurovascular: Ocorre em doses entre 50 e 100 Gy ou dose acima de 20 Sv. Além dos
sintomas das fases anteriores, podem ocorrer danos ao sistema nervoso central e ao sistema
cardiovascular. As células do sistema nervoso são danificadas pela radiação e o indivíduo
apresenta desorientação, convulsões