CURSO DE MEDICINA VETERINÁRIA
DISCIPLINA: BIOFÍSICA
3° período
BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES
Prof.a: Érica Muniz
RADIAÇÃO
Radiação é a propagação de energia de um meio
para outro através de ondas eletromagnéticas ou
partículas interagindo com a matéria.
Entre os tipos de radiações existentes podemos
destacar radiação ionizante e não ionizante.
 Radiações não ionizantes possuem baixa
energia, estão em nossa volta. São ondas
eletromagnéticas como a luz, calor, ondas de
rádio.
 Radiações ionizantes são partículas cujos fótons
produzem íons na matéria com a qual interagem.
Radioproteção e Evolução da Tecnologia Nuclear
• Em 1895, o pesquisador alemão
Wilhem Conrad Roentgen
descobriu os raios X, cujas
propriedades despertaram o
interesse da classe médica. Os
raios X atravessaram o corpo
humano, provocavam
fluorescência em determinadas
substâncias e impressionavam
chapas radiográficas. Eles
permitiam obter imagens do
interior do corpo. Sua aplicação
foi rápida, pois em 1896 foi
instalada a primeira unidade de
radiografia diagnóstica nos EUA.
• Naquele mesmo ano , em
1896, Antonie Henri
Becquerel anunciou que um
sal de urânio com que ele
fazia seus experimentos
emitia radiações
espontaneamente. Mais
tarde, mostrou que essas
radiações apresentavam
características semelhantes
às dos raios X, isto é
atravessavam materiais
opacos, causavam
fluorescência e
impressionavam chapas
fotográficas.
As pesquisas e as
descobertas
sucederam-se. O
casal Pierre e Marie
Curie foi responsável
pela descoberta e
isolamento dos
elementos químicos
naturalmente
radioativos – o
polônio e o rádio.
ELEMENTOS E ÁTOMOS
Número de massa e número atômico
A
Z
X
Onde:
• X é o símbolo químico do elemento
• Z é o número atômico
• A é o número de massa.
• Portanto, para alumínio, ouro e urânio, tem-se,
respectivamente:
27
13
197
79
238
92
Al , Au , U
Conceito de Isótopos
• Por exemplo, pode-se citar o silício (28Si), o
alumínio (28Al ), e o fósforo ( 28P ), todos com
mesmo número de massa (A =28 ), porém o
silício ( 28Si), contém em seu núcleo 14 prótons
(Z / n = 14/14), massa (A = 28), porém o silício (
28Si ), contém em seu núcleo 14 nêutrons e 14
prótons enquanto o alumínio, ( 28Al ), contém em
seu núcleo 15 nêutrons e 13 prótons (Z / n =
13/15) e o fósforo, ( 28P ), contém em seu
núcleo 15 prótons e 13 nêutrons (Z / n = 15/13).
Radiação Corpuscular
• É constituída de um feixe de partículas
elementares, ou núcleos atômico.
• A energia cinética de uma partícula de
massa m com velocidade v, quando v c.
é dada por:
• c = 3 x 108 m/s
.f
Radiação Eletromagnética
• Ondas eletromagnéticas são constituídas
de campos elétricos e magnéticos
oscilantes e se propagam com velocidade
constante (c) no vácuo.
• As grandezas usadas para caracterização
de uma onda eletromagnética são
comprimento de onda () e frequência (f).
v=.f
Teoria dos Quanta
A radiação eletromagnética é emitida e se
propaga descontinuamente, em pequenos
pulsos de energia, chamados pacotes de
energia, quanta ou fótons.
E = h.f
h= constante de Planck: 6,63 x 10-34 J.s ou
4,14 x 10-15 eV.s
Unidades de Energia
A unidade no Sistema Internacional de
energia é o joule (J), mas, por ser uma
unidade macroscópica, não é adequada
para uso de fenômenos atômicos.
No domínio atômico é usado o elétron-volt
que é a energia que um elétron adquire ao
atravessar uma diferença de potencial de
1 volt.
1 eV= 1,6 x 10-19 J
Exemplo
1- Qual é energia de um fóton de luz
amarela, sabendo-se que sua frequência
é de 6 x 1014 s-1 ?
Partícula Alfa
• São núcleos de átomos de hélio,
constituídos de dois prótons e dois
nêutrons.
• É uma partícula muito mais pesada que o
elétron e sua trajetória em um meio
material é retilínea.
• O alcance da partícula alfa é muito
pequena, o que faz que seja facilmente
blindada.
Radiação Alfa
Partícula Beta
• São elétrons ou pósitrons que são mais
penetrantes que as partículas alfa.
• A radiação beta, ao passar por um meio
material, também perde energia ionizando
os átomos que encontra no caminho.
• Para blindar s partículas beta pode-se
usar plástico ou alumínio.
Radiação beta
Nêutrons
• São partículas sem carga e não
produzem ionização diretamente, mas o
fazem
indiretamente,
transferindo
energia para as outras partículas
carregadas que por sua vez podem
produzir ionização.
• Os nêutrons percorrem grandes distâncias
através da matéria, antes de interagir com
o núcleo dos átomos que compõe o meio.
São muito penetrantes e podem ser
blindados com materiais ricos em
hidrogênio.
Radiação Gama
• São ondas eletromagnéticas extremamente
penetrantes.
• Um fóton de radiação gama pode perder
toda ou quase toda energia em uma única
interação e a distancia que ele percorre
antes de interagir não pode ser prevista.
• Para blindagem usa-se chumbo, concreto,
aço ou terra.
Radiação gama
As principais diferenças entre a radiação gama e estas
formas mais familiares de radiação eletromagnética é
que a radiação gama é originada no núcleo do átomo,
possue pequeno comprimento de onda e alta
frequência, conforme figura a seguir.
Desintegração Nuclear
Numa desintegração radioativa, o
núcleo emite espontaneamente uma
partícula alfa ( um núcleo de hélio), uma
partícula beta (um elétron ou um
pósitron) ou um raio gama ( um fóton)
adquirindo uma configuração mais
estável.
Meia Vida
• Tempo necessário para uma amostra
radioativa reduzir a metade do seu valor
inicial.
• As meias vidas dos radioisótopos variam
de um segundo a milhões de anos.
Atividade
• A atividade de uma amostra de qualquer
material radioativo é definida como sendo
o número de desintegrações dos núcleos
de seus átomos por unidade de tempo ou
seja, a velocidade de desintegração dos
átomos.
Unidades Radiológicas
Efeitos biológicos
• Os estudos dos mecanismos básicos
da radiobiologia permite análises
microscópicas do que ocorre com a
passagem da radiação e liberação da
sua energia em volume muito pequenos
como células e partes de células.
• A energia liberada pode produzir
ionização e excitação dos átomos.
• Radiólise da Água
• Radicais Livres (O2-, H2O2 e OH-)
– Desnaturação de proteínas
– Interfere no metabolismo dos lipídios,
carboidratos e proteínas
– Alterações enzimáticas, DNA e RNA
– Morte celular
Efeitos a curto prazo
• São efeitos observados em apenas horas,
dias ou semanas após a exposição do
indivíduo a radiação.
• Esse efeitos são associados a altas doses
por grandes áreas do corpo, num período
curto de tempo.
• SAR – Síndrome Aguda da Radiação.
Efeitos: Náuseas, vômitos, perda de cabelo,
hemorragias diversas, etc.
• Os seres vivos não são igualmente
sensíveis as radiações. Em experiências
as doses letais para diferentes seres vivos
foram estimadas:
Ser vivo
Maior parte
mamíferos
Insetos
Doses Equivalentes
Letais
dos 2 a 10 Sv
10 e 103 Sv
Plantas
que 10 e 103 Sv
florescem
Micro-organismos 103 e 105 Sv
Efeitos a Longo Prazo
• Podem surgir de altas doses num curto
intervalo de tempo.
• São o caso de animais adultos que
receberam dose de radiação que não foi
letal, portanto com recuperação aparente,
podendo sentir efeitos anos mais tarde.
Efeitos tardios:
• Genéticos: mutação nas células
reprodutoras
que
afetam
gerações futuras.
• Somáticos:
• Efeitos Genéticos das Radiações
– Tipos de Radiolesões Moleculares
• Danos em bases nitrogenadas do DNA
• Ruptura de cadeia
• Ligações anormais
– Restaurações das Radiolesões
• Espontânea
• Excisão e substituição
• Recombinação
• Efeitos Somáticos
– Imediatos
•
•
•
•
Dose absorvida
Quantidade de tecido irradiado
Presença de radiossensibilizadores
Características próprias
– Tardios
•
•
•
•
Leucopenia, eritropenia, trombocitopenia,
Petéquias, hemorragias, infecções,
Carcinogênese, envelhecimento precoce,
Cataratas, imunodepressão, malformações
• Sistemas Biológicos de Defesa
– Vitaminas C e E
– Mecanismos de Reparação do DNA
• Fatores Que Aumentam
Radiossensibilidade
– Atividade mitótica
– Baixo grau de diferenciação celular
– Pressão parcial de oxigênio
– Hidratação
– Temperatura
– Compostos sensibilizadores (Actinomicina D,
Bleomicina, Adriamicina)
• Disfunção dos sistemas de reparação
Aplicações da Radiação Ionizante
• Esterilização de materiais cirúrgicos;
• Diagnóstico e terapia na medicina;
• Erradicação de insetos.
Aplicações da Radiação Ionizante
• Os bovinos são suscetíveis a uma
doença
causada
por
vermes
(nematóides),
chamada
bronquite
parasitária. É uma doença que tem ampla
distribuição pelo mundo, e a radiação
ionizante é utilizada no preparo de vacinas
irradiadas.