RADIOISOTOPOS EN BIOQUIMICA Y

MEDICINADr. Benjamín Paz Aliaga M.D., MSci. DMS

Profesor Principal de Bioquímica y Biología Molecular de la UCSM

Profesor Emérito de la UNSA

2013

TEMARIO(1)• Antecedentes

– Rayos X– Descubrimiento de la radioactividad– Radioactividad artificial

• Isótopos estables e isótopos radioactivos

• Tipos de radiación• Producción de compuestos

radioactivos

TEMARIO(2)• Desintegración radioactiva. Ecuación

y cálculos• Actividad de un radioisótopo.

Unidades y cálculos• Actividad específica de un

radioisótopo. Cálculos• Detectores de radioactividad: Geiger

y de centelleo

TEMARIO(3)• Aplicaciones de los radioisótopos en

Bioquímica. Marcaje de equilibrio, marcaje de pulso y marcaje pulso-caza.

• Radioinmunoensayo. Aplicaciones• Uso de los radioisótopos en Medicina

– Diagnóstico de enfermedades– Tratamiento de enfermedades

EL DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS X INICIO EL ESTUDIO DE LOS

FENÓMENOS RADIOACTIVOS

• En 1895 el físico alemán Wilhelm Roentgen descubre los rayos X.

• Roentgen recibe en 1901 el primer Premio Nóbel que se otorgó en Física

SE DESCUBRE LA RADIOACTIVIDAD

• En 1896 el físico francés Henri Becquerel descubrió que las sales de uranio emitían una radiación espontáneamente,

SE ACUÑA EL TERMINO DE RADIOACTIVIDAD

• Pierre Curie y Marie Curie descubrieron el polonio y el radio que también emitía radiaciones penetrantes como el uranio en forma espontánea, en 1898

• Introdujeron el termino radioactividad para la capacidad de emitir radiaciones

EL PREMIO NOBEL DE FISICAEN 1903 FUE OTORGADO A LOS ESPOSOS CURIE Y

A BECQUEREL

QUIÉN ACOMPAÑA A MADAM CURIE ?

LA HIPOTESIS DE RUTHERFORD RESPECTO A LA RADIOACTIVIDAD

(1903)• Los elementos

radioactivos sufren transformaciones a otro elemento y al mismo tiempo emiten su radiación

• El proceso radioactivo ocurre a nivel subatómico

(PREMIO NOBEL DE QUIMICA EN 1908)

EN 1933 IRENE CURIE Y FREDERIC JOLIOT DESCUBRIERON LA RADIOACTIVIDAD

ARTIFICIAL

• En base al descubrimiento de la transmutación del nitrógeno y del ciclotrón, los esposos Curie-Joliot consiguieron hacer radioactivo al aluminio

(Premio Nóbel de Química en1935)

PRINCIPALES ISOTOPOS USADOS EN BIOQUIMICA

• Isótopo Condición EmisiónVida media física (mev )• 2H Estable• 3H Radioactivo Beta 12.1 años 0.018• 13C Estable• 14C Radioactivo Beta 5586 años 0.155• 15N Estable• 18O Estable• 24Na Radioactivo Beta y Gamma 15 horas 1.39• 32P Radioactivo Beta 14.2 días 1.71• 35S Radioactivo Beta 87 días 0.167• 45Ca Radioactivo Beta 64 días 0.254• 59Fe Radioactivo Beta y Gamma 45 días 0,46• 131I Radioactivo Beta y Gamma 8.1 día 0.335• mev = millón de electrón-volts

TIPOS DE RADIACION

Los isótopos radioactivos emiten 3 tipos de radiación:- Radiación alfa, constituida de núcleos de helio.

- Radiación beta , constituida de electrones o positrones

- Radiación gamma, es de naturaleza electromagnética

CAPACIDAD DE PENETRACION DE LAS PARTICULAS ALFA, BETA Y GAMMA

CAPACIDAD DE IONIZAR DE LAS RADIACIONES

• Radiación alfa : 10,000

• Radiación beta : 100

• Radiación gamma : 1

EMISION ALFA

Ra226

88Rn

222

86+ He + energía4

2

Po218

84

(α)

+ He + energía4

2

EMISIÓN ALFA

EMISION BETA (NEGATRÓN)

EMISION BETA (POSITRON)

P30

15 Si + e + energía30

14

+

REPRESENTACION GRAFICA DE LA ECUACION DEL DECAIMIENTO RADIOACTIVO

PROBLEMA SOBRE DECAIMIENTO RADIOACTIVO

• El día de hoy (3 de agosto del 2011) se reciben 4,8 mCi de P-32 en un volumen de 5 ml. Si el 2 de setiembre del presente año se quiere utilizar el radioisótopo, que actividad total tendrá ? Si ese día se tendrá que preparar 50 ml de una solución que contenga 4 uCi/ml, cuánto se deberá medir de la solución que se recibió?

Tenga en cuenta que la vida media física del P-32 es de 15 días• Respuestas

– A)________________________

– B) _______________________

UNIDADES DE LA DESINTEGRACION RADIOACTIVA

• Curie : La cantidad de radioactividad que emite un gramo de radio

• 1 Ci = 3,7 X 10 dps

• 1 Ci = 2,22 X 10 dpm

• 1 mCi = 2,22 X 10 dpm

• 1 uCi = 2,22 X 10 dpm

10

12

9

6

FORMAS DE EXPRESAR LA ACTIVIDAD ESPECIFICA DE UNA MUESTRA RADIOACTIVA

• curies/ gramo ( Ci/g)• milicuries por miligramo ( mCi/mg)• milicuries por milimol (mCi/mmol)• microcuries por micromol (uCi/umol)• desintegraciones por minuto por milimol (dpm/mmol). Cuentas por minuto por micromol (cpm/umol)

TABLA DE DECAIMIENTO PORCENTUAL DEL I-131

día factor día factor– 0 1.00 11 0.39– 1 0.92 12 0.36– 2 0.84 13 0.33– 3 0.77 14 0.30– 4 0.71 15 0.28– 5 0.65 16 0.26– 6 0.60 17 0.24– 7 0.55 18 0.22– 8 0.51 19 0.20– 9 0.46 20 0.18– 10 0.43 21 0.17

DETECTORES DE RADIOACTIVIDAD

• Detector Geiger– Tienen una cámara de ionización– Detectan radiación gamma– Poca eficiencia para radiación beta

• Detectores de centelleo– Pueden ser de centelleo líquido y planos– Eficientes para radiación beta y gamma– Pueden detectar simultáneamente 2 radioisótopos– Su eficiencia es muy superior al Geiger

APLICACIONES DE LOS RADIOISÓTOPOS EN BIOQUIMICA

• Como trazadores y los experimentos que los usan, se pueden clasificar en:

– Marcaje de equilibrio– Marcaje de pulso– Marcaje de pulso-caza

FUNDAMENTO DEL RADIOINMUNOENSAYO

• H* + Anticuerpo > H*-Anticuerpo

• H*-Anticuerpo + H > H-Anticuerpo + H*

EL PREMIO NÓBEL DE MEDICINA DE 1977 FUE PARA LA DESCUBRIDORA DEL RIA

• Rosalyn Yalow recibió el Premio Nóbel de Medicina en1977 por haber descubierto el radioinmunoensayo

ALGUNAS APLICACIONES DE LOS

RADIOSOTOPOS EN EL DIAGNOSTICO DE ALGUNAS ENFERMEDADES

• Arsénico-74 : Localización de tumores cerebrales.• Cobalto-58 : Determinación de las cobalaminas• Fósforo-32 : Determinación del cáncer de piel• Hierro-59 : Velocidad de formación de hematies• Tecnesio-99: Diversas exploraciones diagnósticas• Yodo-131 : Diagnóstico de los estados funcionales de la

glándula tiroides• Sodio-24 : Detección de las obstrucciones circulatorias

USADOS EN MEDICINA TIPOS DE

TRAZADORES USADOS EN MEDICINA NUCLEAR

• A) Isótopos radioactivos

• B) Un isótopo radioactivo unido a un compuesto no radioactivo y que forma parte de la misma molécula

• C) Un isótopo radioactivo que se une a células del propio paciente

GENERADOR DE TECNESIO-99

ESQUEMA DE UN GENERADOR

ACTIVIMETRO

Caso Clínico

• IEP es una paciente de 38 años de edad, que meses después de su último embarazo, hace como 10 años, comenzó a presentar nerviosismo, palpitaciones y pérdida de peso, intolerancia al calor y temblor fino en sus extremidades.

• Al examen clínico se encontró una paciente delgada, de piel fina, sudorosa y caliente. Sus globos oculares estaban protruídos y la frecuencia del pulso estaba aumentada.

Caso Clínico ( II)

• Al examen de cuello se encontró un aumento en el tamaño de la glándula tiroides.

• Con estos datos, se le solicitó un estudio de captación tiroidea de yodo radioactivo a las 24 horas. El resultado obtenido demostró que el 92% del radioisótopo administrado por la boca era captado por el tiroides a las 24 hrs. Esta prueba se hizo utilizando 5 uCi de I-131.

Caso Clínico ( III)

• Diagnosticada como hipertiroidea, se le propuso a la paciente darle I-31 para el tratamiento, accediendo la paciente.

• Después de estimar el tamaño del tiroides por palpación y gamagrafía, se consideró 6 mCi de I-131 como dosis para el tratamiento.

• A los seis meses de administrado el tratamiento, la paciente mejoró notablemente tanto clínicamente como en sus exámenes de laboratorio.

TUBO DE DETECCION EXTERNA

CAMARA GAMMA

CAMARA GAMMA

SPECT DE PERFUSION CEREBRAL

GAMAGRAFIA TIROIDEA

CASO CLINICO

• Paciente de 58 años de edad de sexo masculino que desde hace algunos meses se quejaba de dolor en la espalda y que de pronto presentó un episodio de hematuria.

• El examen clínico resultó normal excepto que al tacto rectal se encontró la próstata dura y presentando masa nodulares.

CASO CLINICO (CONTINUACIÓN)

• Se le indicó una gamagrafía osea y dio las imágenes que fueron interpretadas como metástasis múltiples en huesos del cáncer de próstata.

• Con este diagnóstico el paciente fue tratado con radioterapia en forma externa y además se le implantó quirúgicamente material radioactivo el la próstata.

• El paciente mejoró de sus molestias y pudo vivir por algunos años más.

GAMMAGRAFIA OSEA

RENOGRAMA

PET : TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONESTAC: TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA

La PET-TAC es una técnica de diagnóstico por imagen cuya principal indicación es el estudio de enfermedades oncológicas, habiendo mostrado también su utilidad en enfermedades neurológicas y psiquiátricas

PET informa sobre el estado metabólico y funcionalTAC informa sobre la estructura y locaclización

LA SUSTANCIA MÁS USADA PARA PET ES EL 18 FLUORO DESOXIGLUCOSA

18F-FDG