o potencial da radiaÇÃo ionizante -...

13 de Fevereiro 2015

PEDRO SANTOS

O POTENCIAL DA

RADIAÇÃO IONIZANTE

psantos@ctn.ist.utl.pt

Métodos radiomiméticos

Química Radicalar

FeIIEDTA + H2O2 FeIIIEDTA + HO• + HO‒

H2O2 2 HO•hν

Radiação Ionizante

Decaimento de isótopos radioactivos

Radiação Ionizante - fontes

Excesso de

protões e neutrões

Excesso de

protões

Excesso de

neutrões

Excesso de

energia

+ +++

+

++ +

+

+

+

+ +++

+

++ +

+

+

+

+ +++

+

++ +

+

+

+

+ +++

+

++ +

+

+

+

+ ++++

+

++ +

+

+

+ partícula β

++

++++

+

+

+

++ partícula α

_

+ +++

+

++ +

+

+

radiação X

+ +++

+

++ +

+

+

+ radiação gama

_

Decaimento de isótopos radioactivos

Radiação Ionizante - fontes

Partículas aceleradas de alta energia

Radiação Ionizante - fontes

Partículas aceleradas electrões1H+, 2H+

iões pesados

neutrões

Raios X Radiação electromagnética de elevada

energia (E > 100 eV) provocada pela

desaceleração de electrões rápidos

Interacção com a matéria

Radiação Ionizante

LET - quantidade de energia perdida

por unidade de distância percorrida

Campus Tecnológico e Nuclear

1961 - Laboratório de Física e Engenharia Nucleares (LFEN)

1979 - Laboratório Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (LNETI)

1985 - Instituto de Ciências e Engenharia Nucleares (ICEN)

1992 - Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI)

1994 - Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN)

2012 2012 2012 2012 ---- Campus Tecnológico e Nuclear (CTN) Campus Tecnológico e Nuclear (CTN) Campus Tecnológico e Nuclear (CTN) Campus Tecnológico e Nuclear (CTN) ---- Pólo de Loures do ISTPólo de Loures do ISTPólo de Loures do ISTPólo de Loures do IST

Instalação de Radiações Ionizantes - IRIS

Fonte experimental de 60Co

1971 - Instalação (10 kCi) 2009 - Recarregamento (8,2 kCi) 2015 - Automação (4,0 kCi)

Vista interior lateral Vista interior traseira

Fonte experimental de 60Co

1,91

1,74

1,711,92 2,00

2,32 2,30

1,301,42 1,39

2,062,17

0,81 0,820,86

0,31

0,17

0,540,47 0,48

0,27 0,28

0,110,10 0,11

0,170,17

t1/2(60Co) = 5,27 anos

Mapeamento (dosimetria)

Nível 2 (kGy/h, 11.2013)

Acelerador de electrões

10 MeV

8‐12 MeV

4 µµµµs

10‐150 Hz

Feixe de electrões

Feixe fotões (alvo de tungsténio)

Tempo de pulso

Frequência de repetição

Química sob RadiaçãoEstudo dos efeitos químicos produzidos num sistema pela absorção de radiação ionizante

60 - 70%

30 – 40%

Radiólise da água

Rendimento radiolítico, G

(100 eV)-1 = 0,1036 μmolJ-1

Efeito directo da RI

Efeito indirecto da RI

Radiólise da água

1MX

3MX

13DMU

N2O saturated (HO••••)Dose: 4 kGy

O2 saturated (HO•••• , O2•−•−•−•−)

Dose: 6 kGy

137TMX13DMX

37DMX

37DMU

Radiólise de xantinas

Dosimetria

Solução de Fe2+ em meio ácido:

e‒aq + H+ → H•

Solução de Fricke – dosimetria padrão

G(Fe3+) = 2G(H2O2) + 3G(H•) + G(HO•)

60Co γ radiation: G(Fe3+) = 15,5

Absorvância a 305 nm

Gray (Gy) – energia absorvida

por unidade de massa (J kg-1)

DosimetriaRotina

Dose (kGy) = B4x4 + B3x3 + B2x2 + B1x + A

x (cm‐1): absorção específica

DO = log (I0/It)

I0,It: luz transmitida antes (referência) e após o impulso de electrões

Radiólise Pulsada

Fotocátodo de Cs2Te

Energia: 4 - 9 MeV

Pulso de electrões < 5 ps

Radiólise Pulsada (ELYSE – LCP, Orsay)

Aplicações – tratamento de efluentes gasosos

Central eléctrica de Pomorzany, Polónia

Aplicações – tratamento de efluentes líquidos

R. Melo et.al., Rad Phys Chem 77 (2008) 98-100

Corante (Apollofix Red)

Fármaco (diclofenac)

Aplicações – irradiação de fármacos

Vantagens:

• Inactivação eficiente

• Temperatura ambiente

• Embalagem final

• Produtos radiolíticos vestigiários

• Económico

Dmax - resistência do fármaco à RI

Dmin - validação da esterilização por RI

Uniformidade de dose: Dmax/Dmin

Desvantagens:

• Fármaco irradiado é considerado

um novo fármaco

• Estado sólido: ligeiras alterações

na cor e sabor

Aplicações – irradiação de alimentos

28 Days Later (Danny Boyle, 2002) A. Fernandes et.al., Food Res Internat, 54 (2013) 18-25

S. Cabo Verde et.al., J Toxicol Env Heal A, 76 (2013) 291-303

Aumento do tempo de prateleira

Descontaminação

Não invasivo

Não deixa resíduos

Temperatura ambiente

Aplicações – preparação de materiais (grafting)

Nova geração de polímeros adequados a

aplicações biotecnológicas de elevada

especificidade

Monómero: HEMA (metacrilato de 2-hidroxietilo)

Matriz: polietileno

Grafting induzido por radiação gama

Filmes copoliméricos PE-g-HEMA

L. Ferreira, Tese de Doutoramento (FCUL, 2008)

Aplicações – conservação de património cultural

Banho pressurizado com resina de poliéster insaturado e estireno

Crosslinking controlado pelo débito de dose (0,5 – 1,0 kGy/h)

Polimerização completa: 30 – 40 kGy

©ARC-Nucléart

13 de Fevereiro 2015psantos@ctn.ist.utl.pt

Agradecimento:

FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Projecto ARIAS: RECI/AAG‐TEC/0400/2012