RADIOATIVIDADE

DISCIPLINA: FÍSICA E BIOFÍSICA

PROFª. MARGARETH MAYER

RADIATIVIDADE NATURAL

1896 – HENRI BECQUEREL – SAIS DE URÂNIO

EMITIAM RADIAÇÕES SEMELHANTES AOS RAIOS X,

CAPAZES DE PRODUZIR SOMBRAS DE OBJETOS

METÁLICOS SOBRE CHAPAS FOTOGRÁFICAS

ENVOLTAS EM PAPEL PRETO.

IONIZAR GASES.

A RADIAÇÃO ERA PENETRANTE E OCORRIA

ESPONTÂNEAMENTE.DENOMINARAM RADIAÇÕES DE BECQUEREL.

CARACTERÍSTICAS GERAIS DO MATERIAL

PESQUISADO

VERIFICOU QUE AS RADIAÇÕES EMITIDAS ERAM:

1-PROPORCIONAIS À CONCENTRAÇÃO DE URÂNIO

2-PERMANECIA INALTERADA ATRAVÉS DE

VARIAÇÕES DE:

TEMPERATURA

CAMPOS ELÉTRICOS

CAMPOS MAGNÉTICOS

PRESSÃO

ESTADO QUÍMICO

RADIOATIVIDADE

• PIERRE E MARIE CURIE – PESQUISARAM OUTROS

ELEMENTOS QUE EMITIAM RAIOS, DENOMINARAM

O FENÔMENO DE RADIOATIVIDADE E SEPARARAM

O POLÔNIO, TÓRIO, URÂNIO E O RÁDIO

• RUTHERFORD – 1897 – RADIAÇÕES ERAM DE 3

TIPOS DIFERENTES:

• ALFA ( ) BETA ( ) GAMA ( )

PIERRE E MARIE CURIE

CONFERÊNCIA DE SOLVAY

BRUXELAS -1911

La théorie du rayonnement et les quanta(Teoria da radiação e dos quanta)

CONFERÊNCIA DE SOLVAY

BRUXELAS -1927Electrons et photons

(Elétrons e fótons)

O SIGNIFICA SER RADIOATIVO?

• A NATUREZA É CONSTITUÍDA DE ÁTOMOS :

ESTÁVEIS (PRATICAMENTE ETERNOS, NÃO SE MODIFICAM AO

LONGO DO TEMPO

INSTÁVEIS (MUDAM DE IDENTIDADE APÓS ELIMINAREM

EXCESSO DE ENERGIA DOS SEUS NÚCLEOS

ISÓTOPOS

RADIOATIVIDADE: O QUE ACONTECE COM O NÚCLEO?

• RADIOATIVIDADE – É A TRANSFORMAÇÃO ESPONTÂNEA DO NÚCLEO ATÔMICO DE UM NUCLÍDEO EM OUTRO.

• CADA NÚCLEO EM PROCESSO DE TRANSFORMAÇÃO EMITE UM OU MAIS TIPOS DE RADIAÇÃO, CUJA NATUREZA OU NATUREZAS, SÃO CARACTERÍSTICAS DAS TRANSFORMAÇÕES OU DO NUCLÍDEO “PAI”.

• O NUCLÍDEO “FILHO” PODE SER TAMBÉM RADIOATIVO.

• DESINTEGRAÇÃO É A TRANSFORMAÇÃO DE UM NÚCLEO “PAI” PARA OUTRO “FILHO”. SE REFERE ÀS TRANSFORMAÇÕES NUCLEARES QUE OCORREM NO NUCLÍDEO E SE COMPLETA COM EMISSÃO DE ENERGIA NA FORMA DE MATÉRIA OU RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA.

EMISSÕES RADIOATIVAS

ESTADO RADIOATIVO

ESTADO RADIOATIVO

•

MEIA-VIDA FÍSICA

COMO OS ÁTOMOS RADIOATIVOS EMITEM RADIAÇÕES E SE TRANFORMAM, VARIA, COM

O TEMPO, O Nº DE ÁTOMOS RADIOATIVOS DE UMA AMOSTRA.

• MEIA –VIDA FÍSICA (T1/2) - É O INTERVALO DE TEMPO EM QUE SE REDUZ À

METADE O NÚMERO DE ÁTOMOS RADIOATIVOS (E DE DESINTEGRAÇÕES) DE

UMA AMOSTRA.

N = N0 e - t

N0 = Nº DE ÁTOMOS NO INSTANTE INICIAL

N = Nº DE ÁTOMOS APÓS TEMPO T

= CONSTANTE DE DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA CARACTERÍSTICA DE CADA ELEMENTO

T = TEMPO DECORRIDO

E = BASE NEPERIANA

DECAIMENTO RADIOATIVO

LEIS DA RADIOATIVIDADE

TODA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA ENVOLVE EMISSÃO DE:

ALFA ( ) BETA ( ) GAMA ( )

O FENÔMENO DA DESINTEGRAÇÃO SÓ PODE SER DISCUTIDO NO CAMPO DA PROBABILISTICO.

SUPONDO QUE EM UM INSTANTE QUALQUER T=0 TENHAMOS N0ÁTOMOS RADIOATIVOS, CHAMAMOS DE A PROBABILIDADE DE UM DELES DESINTEGRE NA UNIDADE DE TEMPO.

LOGO, EM UM INSTANTE t t0 TEREMOS N ÁTOMOS RADIOATIVOS

TEMPO DE MEIA-VIDA FÍSICA

ATIVIDADE

• ATIVIDADE

ATIVIDADE – NÚMERO DE DESINTEGRAÇÕES DE UMA AMOSTRA POR UNIDADE DE TEMPO.

A = N

• Nº DE ÁTOMOS DA AMOSTRA X CONSTANTE DE DESINTEGRAÇÃO.

• Nº DE ÁTOMOS É PEQUENO ATIVIDADE PEQUENA

• CONSTANTE RADIOATIVA BAIXA Nº DESINTEGRAÇÕES PEQUENO E ATIVIDADE PEQUENA

• UNIDADES : Ci = 3,7 x 1010 dps.

= 2,22 x 1012 dpm

A = A0 e - t

UTILIZAÇÃO DAS RADIAÇÕES

IONIZANTES PELO BRASIL

FONTE DAS INFORMAÇÕES :

RADIOPROTEÇÃO E DOSIMETRIA-

FUNDAMENTOS.

LUIZ TAHUATA

IVAN SALATI

RENATO DI PRINZIO

ANTONIETA DI PRINZIO

CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES ALFA, BETA E GAMA E

MECANISMOS DE DESINTEGRAÇÃO

• A ESTABILIDADE NUCLEAR DEPENDE DO

NÚMERO E DISTRIBUIÇÃO DOS NUCLEONS;

• SÃO QUATRO OS TIPOS MAIS IMPORTANTES

DE TRANSFORMAÇÕES NO NÚCLEO QUE

LEVAM AO DECAIMENTO RADIOATIVO

RADIAÇÕES E MECANISMOS DE DESINTEGRAÇÃO

PARTICULAS ALFA

EMISSORES ALFA

MECANISMOS DE DESINTEGRAÇÃODECAIMENTO BETA

MECANISMOS DE DESINTEGRAÇÃO

DECAIMENTO BETA

MECANISMOS DE DESINTEGRAÇÃOEMISSÃO GAMA

TRANSFORMAÇÕES NUCLEARES

INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES

COM A MATÉRIA

TODAS AS RADIAÇÕES POSSUEM ENERGIA:

INERENTEMENTE=RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS

ENERGIA CINÉTICA DE PARTÍCULAS EM MOVIMENTO

INTERAÇÃO COM A MATÉRIA ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO

TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA PARA OS ÁTOMOS DO MEIO ONDE

ATRAVESSA.

A COMPREENSÃO DOS MECANISMOS DE ABSORÇÃO FUNDAMENTA:

1. MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE DETECÇÃO DAS RADIAÇÕES

2. COMPREENSÃO DAS AÇÕES BIOLÓGICAS

3. FUNDAMENTAM AS BASES DA PROTEÇÃO CONTRA OS EFEITOS

NOCIVOS DAS RADIAÇÕES

INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES COM A MATÉRIA

MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DA ENERGIA DE PARTÍCULAS E

FÓTONS:

IONIZAÇÃO

EXCITAÇÃO

IONIZAÇÃO REMOÇÃO DE UM ELÉTRON DE UM ÁTOMO OU

MOLÉCULA DEIXANDO-OS COM UMA CARGA POSITIVA.

EXCITAÇÃO ADIÇÃO DE ENERGIA A UM SISTEMA ATÔMICO OU

MOLECULAR

É IMPORTANTE SALIENTAR QUE OS PROCESSOS DESCRITOS A

SEGUIR OCORREM NO NOSSO CORPO QUANDO NOS SUBMETEMOS A

UMA RADIOGRAFIA OU FAZEMOS UM EXAM EM MEDICINA NUCLEAR

(QUE UTILIZA RADIOISÓTOPOS)

INTERAÇÃO DE PARTÍCULAS COM A MATÉRIA

ELÉTRONS (FUNÇÃO DA MASSA, CARGA, ENERGIA CINÉTICA)

COLISÃO

FRENAGEM

INTERAÇÃO DE FÓTONS COM A MATÉRIA

INTERAÇÃO DE FÓTONS COM A MATÉRIA

INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA

INTERAÇÃO DAS RADIAÇÕES COM A MATÉRIA

MATERIALIZAÇÃO

DA ENERGIA=

FORMAÇÃO DE PARESANIQUILAÇÃO

DA MATÉRIA

SEQUÊNCIA DOS

ACONTECIMENTOS NO

DESENVOLVIMENTO DE LESÃO

INDUZIDA POR RADIAÇÃO

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

RADIOPROTEÇÃO E DOSIMETRIA- FUNDAMENTOS.

LUIZ TAHUATA, IVAN SALATI, RENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES SEQUÊNCIA DOS ACONTECIMENTOS NO DESENVOLVIMENTO

DE LESÃO INDUZIDA POR RADIAÇÃO

ESTÁGIO 1-

TEMPO GASTO: 10-16 A 10-12 S

PROCESSO FÍSICO DE ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE; IONIZAÇÃO E EXCITAÇÃO DOS ÁTOMOS.

ESTÁGIO 2 –

TEMPO GASTO: ATÉ MILISSEGUNDOS

REAÇÕES QUÍMICAS INICIAIS.

ESTÁGIO 3:

TEMPO GASTO: SEGUNDOS A HORAS

ALTERAÇÕES DE MOLÉCULAS BIOLOGICAMENTE IMPORTANTES.

ESTÁGIO 4:

TEMPO GASTO: HORASA ANOS

FENÔMENOS BIOLÓGICOS: MUTAÇÕES, EFEITOS NÃO LETAIS; EFEITOS LETAIS.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES SEQÜÊNCIA DOS ACONTECIMENTOS NO DESENVOLVIMENTO

DE LESÃO INDUZIDA POR RADIAÇÃO

MEDICINA NUCLEAR-bases

Antonio F. G. da Rocha

RADIAÇÕES IONIZANTES DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA

TIPO DESCRIÇÃO PRODUÇÃO MODO DE INTERAÇÃO * ALCANCE EM TECIDO MOLE*

RAIS X ONDAS ELETROMAGNÉTICAS DE ALTA ENERGIA (SEM CARGA)

TUBOS DE RAIOS X

TRANSFERÊNCIAS DE ENERGIA PRODUZINDO EJEÇÃO DE ELÉTRONS DE ALTA VELOCIDADE

CENTÍMETROS

RAIOS GAMA ONDAS ELETROMAGNÉTICAS DE ALTA ENERGIA (SEM CARGA)

DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA

TRANSFERÊNCIAS DE ENERGIA PRODUZINDO EJEÇÃO DE ELÉTRONS DE ALTA VELOCIDADE

CENTÍMETROS

PARTÍCULAS BETA (ELÉTRONS, PÓSITRONS)

EMISSÕES DE PARTÍCULAS; CARREGADAS; LEVES.

DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA; ACELERADORES.

INTERAÇÃO DIRETA COM ELÉTRONS ORBITAIS

MILÍMETROS

PARTÍCULAS ALFA EMISSÕES DE PARTÍCULAS; CARREGADAS; PESADAS.

DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA; ACELERADORES.

INTERAÇÃO DIRETA COM ELÉTRONS ORBITAIS

MICRÔMETROS

PRÓTONS, DÊUTERONS NÚCLEOS PESADOS.

EMISSÕES DE PARTÍCULAS; CARREGADAS; PESADAS.

ACELERADORES INTERAÇÃO DIRETA COM ELÉTRONS ORBITAIS

MICRÔMETROS

NÊUTRONS EMISSÕES PARTICULADAS; SEM CARGA; PESADAS.

ACELERADORES INTERAÇÃO COM NÚCLEOS ATÔMICOS LEVES

CENTÍMETROS

MÉSONS PI (ÍONS) NEGATIVOS

EMISSÕES PARTICULADAS; CARREGADAS; MAIS PESADAS QUE BETAS E MAIS LEVES QUE PRÓTONS.

ACELERADORES INTERAÇÃO DIRETA COM ELÉTRONS ORBITAIS.

CENTÍMETROS

RADIAÇÕES IONIZANTES DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

MOLÉCULAS EFEITOS DA RADIAÇÃO POSSÍVEL EFEITO CELULAR

DNA

RUPTURA DA DISPOSIÇÃO LINEAR DAS BASES PELA SUBSTITUIÇÃO, DELEÇÃO OU ADIÇÃO DE BASE; LIGAÇÕES CRUZADAS; RUPTURA ÚNICA DA CADEIA; RUPTURA DUPLA DA CADEIA.

INIBIÇÃO TEMPORÁRIA OU PERMANENTE DA SÍNTESE DE DNA; SÍNTESE INCORRETA DE DNA; INIBIÇÃO OU PREVENÇÃO DA MITOSE; SÍNTESE INCORRETA DE PROTEÍNA.

ENZIMAS

ALTERAÇÃO NA ESTRUTURA TERCIÁRIA DA MOLÉCULA PELA ALTERAÇÃO DA ROTURA DE LIGAÇÕES QUÍMICAS.

INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA COM CONSEQÜENTE ALTERAÇÃO DO METABOLISMO CELULAR.

LIPÍDIOS ESTRUTURAIS COMPONENTES DAS

MEMBRANAS CELULARES.

RUPTURA DAS LIGAÇÕES MOLECULARES.

PERMEABILIDADE AUMENTADA PARA K+, NA+, ETC., COM CONSEQÜENTE ALTERAÇÃO NO AMBIENTE NORMAL INTRACELULAR/EXTRACELULAR.

EFEITOS DAS RADIAÇÕES SOBRE ALGUMAS

MOLÉCULAS CELULARES IMPORTANTES

AÇÃO DAS RADIAÇÕES

IONIZANTES NA

MOLÉCULA DE DNA

NÍVEL DE ORGANIZAÇÃO TIPO DE LESÃO EFEITOS IMPORTANTES

CÉLULA

ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS E MUTAÇÕES.

MORTE CELULAR; INIBIÇÃO DA DIVISÃO CELULAR;

TRANSFORMAÇÃO PARA ESTADO MALIGNO.

TECIDO

HIPOPLASIA; TRANSFORMAÇÃO DE CÉLULAS PARA ESTADO

MALIGNO.ROTURA NA FUNÇÃO TISSULAR; MORTE; INDUÇÃO DE CÂNCER.

CORPO INTEIRO

LESÃO DOS SISTEMAS HEMATOPOÉTICO,

GASTRINTESTINAL, NERVOSO CENTRAL.

TRANSFORMAÇÃO DO TECIDO PARA ESTADO MALIGNO

ÓBITO

___________________

CÂNCER

EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO EM ESTRUTURAS

COM DIFERENTES NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

RADIOSSENSIBILIDADE RELATIVA

TIPO CELULAR CARACTERÍSTICAS

ELEVADACÉLULAS PRIMORDIAIS

HEMATOPOÉTICAS, ESPERMATOGÔNIAS; CÉLULAS

DAS CRIPTAS INTESTINAIS.

VIDA CURTA, INDIFERENCIADA, DIVIDE-SE

REGULARMENTE.

POUCO ELEVADACÉLULAS PRECURSORAS DA

SÉRIE HEMATOPOÉTICADIVIDE- SE UM NÚMERO

LIMITADO DE VEZES; DIFERENCIADA ATÉ CERTO

GRAU

MÉDIACÉLULAS ENDOTELIAIS,

FIBROBLASTOS.DIVIDE-SE IRREGULARMENTE,

PERÍODO DE VIDA MUITO VARIÁVEL.

POUCO BAIXACÉLULAS EPITELIAIS DO

FÍGADO, RIM, GLÂNDULA SALIVAR, ETC.

VIDA LONGA; NÃO SE DIVIDE FREQUENTEMENTE; GRAU

VARIÁVEL DE DIFERENCIAÇÃO.

BAIXA NEURÔNIOS, ERITRÓCITOS, CÉLULAS MUSCULARES, ETC.

NÃO SE DIVIDE; ALTAMENTE DIFERENCIADA.

RADIOSSENSIBILIDADE RELATIVA DE CÉLULAS DE MAMÍFEROS* BASEADO EM RUBIN E CASARETT,1968.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

RADIOSSENSIBILIDADE TISSULAR RELATIVA

SENSIBILIDADE RELATIVA TECIDO

ELEVADA EPITÉLIO LINFÓIDE, HEMATOPOÉTICO, ESPERMATOGÊNICO, EPITÉLIO INTESTINAL.

POUCO ELEVADA EPITÉLIO ESTRATIFICADO OROFARÍNGEO, EPITÉLIO EPIDÉRMICO.

MÉDIA TECIDO CONJUNTIVO INTERSTICIAL, VASCULAR DELGADO, CARTILAGEM OU OSSO EM

CRESCIMENTO.

POUCO BAIXA CARTILAGEM OU OSSO MADURO, EPITÉLIO HEPÁTICO, EPITÉLIO RENAL, EPITÉLIO PANCREÁTICO,

TIRÓIDEO E SUPRA-RENAL.

BAIXA TECIDO MUSCULAR, NEURONAL.

ASPECTOS

SÍNDROME AGUDA NA RADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO_______________

SISTEMA NERVOSO CENTRAL (SÍNDROME SCN)

SÍNDROME AGUDA NA RADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO________________

SÍNDROME GASTRINTESTINAL

SÍNDROME AGUDA NA RADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO________________

SÍNDROME HEMATOPOÉTICA

PRINCIPAL ÓRGÃO DETERMINANTE

CÉREBRO INTESTINO DELGADO MEDULA ÓSSEA

LIMIAR DA SÍNDROME 2.000 R 500 R 100 R

LATÊNCIA DA SÍNDROME ¼ DE HORA ATÉ 3 H 3 A 5 DIAS 2 A 3 SEMANAS

LIMIAR DO ÓBITO 5.000 R 1.000 R 200 R

TEMPO DE ÓBITO DENTRO DE 2 DIAS 3 A 14 DIAS 3 A 8 SEMANAS

SINAIS E SINTOMAS CARACTERÍSTICOS

LETARGIA, TREMORES, CONVULSÕES, ATAXIA.

MAL- ESTAR, ANOREXIA,NÁUSEAS, VÔMITOS, DIARRÉIA, DISFUNÇÃO GI, FEBRE, DESIDRATAÇÃO, PERDA DE ELETRÓLITOS, COLAPSO CIRCULATÓRIO.

MAL-ESTAR, FEBRE, DISPNÉIA DE ESFORÇO, FADIGA, LEUCOPENIA, TROMBOPENIA, PÚRPURA.

A SÍNDROME DE IRRADIAÇÃO AGUDA APÓS EXPOSIÇÃO DE CORPO INTEIRO

* BASEADO EM RUBIN E CASARETT,1968.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

QUEIMADURAS INDUZIDAS PELA RADIAÇÃO IONIZANTE