Disertaciones sobre Radioterapia e Irradiación de Alimentos

Radioterapia

La radioterapia utiliza rayos X, partículas (protones y electrones) o semillas radiactivas para destruir células cancerígenas. Se emplea un equipo especial para enviar altas dosis de radiación directamente a las células tumorales, destruyéndolas.

Radioterapia Externa

La radioterapia externa es un tratamiento oncológico que a menudo involucra una unidad de cobalto. Su aplicación es individualizada, determinando la posición e inmovilización del paciente para asegurar la precisión del tratamiento.

Equipos y Materiales

• Acelerador lineal de electrones: Acelera partículas cargadas.
• Isótopo Cobalto-60: Tiene una vida media de 5.27 años y decae a Níquel-60.

Duración y Consideraciones

La duración del tratamiento depende del grado de la enfermedad, durando aproximadamente de 2 a 10 semanas, con sesiones de no más de 5 minutos.

Ventajas y Desventajas

• Ventajas: No requiere intervención quirúrgica, permitiendo al paciente mantener su vida normal.
• Desventajas: Puede producir diarrea y dermatitis.

Precauciones

Las precauciones incluyen mantener la distancia, limitar el tiempo de exposición y utilizar blindaje de plomo. Se recomienda que el paciente reciba sesiones de poca frecuencia.

Radioterapia Interna o Braquiterapia

La braquiterapia es una rama de la radioterapia interna que utiliza energía radiactiva. La radiación se aplica desde el interior del cuerpo hacia el exterior.

Tipos de Braquiterapia

• Braquiterapia permanente
• Braquiterapia temporal

Este tipo de radioterapia requiere intervención quirúrgica.

Equipos y Materiales

Se utilizan agujas, hilos y catéteres para la administración de la radiación.

• Isótopo Cesio-137: Tiene una vida media de 30 años y decae a partículas beta en Ba-137.
• Iodo-131: Tiene una vida media de 8.04 años y decae a partículas beta y Xe-131.

Ventajas y Desventajas

• Ventaja: Permite aplicar la radiación a muy poca distancia del órgano blanco.
• Desventajas: Requiere intervención, hospitalización y puede resultar en una mayor recepción de radiación por parte del técnico médico.

Precauciones

Es crucial el correcto manejo del material radiactivo.

Diferencias entre Radioterapia Interna y Externa

La radioterapia interna (R.I.) se realiza mediante cirugía, mientras que la radioterapia externa no requiere cirugía.

Reacciones

• Radioterapia Externa: Co -> Ni + β + γ (A: 60, Z: 27 -> A: 60, Z: 28 + A: 0, Z: -1)
• Radioterapia Interna:
  • I -> β + Xe (A: 131, Z: 53 -> A: 0, Z: -1 + A: 131, Z: 54)
  • Cs -> Ba + β (A: 137, Z: 55 -> A: 137, Z: 56 + A: 0, Z: -1)

El área de aplicación principal es la oncología.

Irradiación de Alimentos

La irradiación de alimentos es un proceso físico de conservación que utiliza radiación ionizante para reducir la contaminación por microorganismos.

Fuentes de Radiación

Las fuentes comunes incluyen rayos gamma y rayos X.

Aplicaciones y Dosis

Se aplica en industrias en general, con dosis bajas, medias y altas, dependiendo de factores internos del producto.

• Dosis bajas: Cereales
• Dosis medias: Desde 1 a 10 kGy
• Dosis altas: 10 a 15 kGy

Radioisótopos Utilizados

Cobalto-60 y Cesio-137 son comúnmente utilizados.

Equipos

Se utiliza una cámara de ionización.

Ventajas y Desventajas

• Ventajas:
  • Reemplaza métodos más dañinos como la fumigación.
  • Previene enfermedades (salmonela, E. coli).
  • Conservación de alimentos.
  • Control de insectos.
  • Retraso de germinación y maduración.
  • Esterilización del producto.
• Desventajas:
  • No puede usarse en todos los productos.
  • Pérdida de vitaminas A, B1 y E.
  • Posibilidad de que algunas especies microbianas desarrollen resistencia a la radiación.
  • No destruye el gen bacteriano.

Este proceso está organizado o permitido por la OMS y la FDA.

Reacciones

Cesio -> β + Ba + γ

Química Nuclear

La química nuclear es el área de la química que estudia las reacciones que implican cambios en el núcleo de un átomo, incluyendo la fusión (unión) y la fisión (partición).

• Isótopos: Átomos del mismo elemento (Z) que difieren en su número de masa.
• Isóbaros: Núclidos con el mismo número de masa.
• Isótonos: Núclidos con diferente Z, diferente A, pero igual número de neutrones.

Radiactividad

La radiactividad es un fenómeno que corresponde a la ruptura espontánea de un núcleo atómico que emite partículas y/o radiación. Todos los elementos con número atómico mayor a 83 son radiactivos.

Reacciones Nucleares

En una reacción nuclear, un núcleo inestable (núcleo padre) emite radiaciones de manera espontánea, convirtiéndose en un núcleo más estable de un elemento diferente (núcleo hijo).

Las reacciones nucleares dependen de la proporción de neutrones y protones que contenga el núcleo, así como del tamaño de este.

Decaimiento Radiactivo

El decaimiento radiactivo es la descomposición espontánea de un núcleo, generando núcleos de menor masa, partículas pequeñas y energía. Estos núcleos que se desintegran están sobre o bajo el cinturón de estabilidad. Este proceso puede ser lento o rápido, dependiendo del tipo de isótopo.

Las radiaciones provenientes del decaimiento radiactivo son tres: emisión alfa, emisión beta y emisión gamma.

Poder Penetrante de las Emisiones

Se mide a través del espesor de planchas de algunos materiales que pueden hacer ineficaz la radiación. Los rayos gamma son los más penetrantes y, en consecuencia, los más peligrosos para los seres vivos.

Poder Ionizante

El poder ionizante es la capacidad de una radiación para ionizar átomos residentes en un material absorbente. Los índices asignados al poder ionizante están referidos a los rayos gamma, a los que se les asigna el valor 1.

• Alfa: Mayor poder de ionización
• Gamma: Mayor poder de penetración

Precauciones

La muestra radiactiva debe conservarse en un contenedor de aluminio o plomo. Las personas que trabajan con sustancias radiactivas y en reactores nucleares deben portar vestimenta de protección.

Los trajes están hechos de un material llamado Demron, un polímero que imita las cualidades de metales como el plomo. Según pruebas realizadas, el nivel de protección que ofrece es comparable al que se usa en las centrales nucleares.

Series Radiactivas Naturales

Corresponden al conjunto de secuencias de reacciones nucleares que comienzan con un núcleo inestable (padre) y terminan con un núcleo estable (hijo).

Las principales emisiones de estas series son partículas alfa y beta, acompañadas de radiación gamma. Una de las transformaciones más conocidas es la transformación del U-238 al Pb-206, que ocurre en 14 etapas.

Cinética del Decaimiento Radiactivo

La cinética química es el área de la química encargada de estudiar la velocidad con que se desarrollan las reacciones químicas y los factores que influyen en ella. En una reacción química A -> B, (A) representa la concentración de A y (B) la concentración de B.

Velocidad de Reacción

La velocidad de reacción es la cantidad del reactante que se consume o la cantidad de producto que se forma en una unidad de tiempo determinado.

v = Δ[A]/Δt = k[A] ; v = +Δ[B]/Δt

Donde k es la constante, que depende de cada reacción (Rx).

Cinética del Decaimiento Radiactivo

La desintegración radiactiva es un proceso que sigue una cinética de primer orden. En este tipo de reacciones, la velocidad de la reacción depende de la concentración de uno de los reactantes.

Velocidad en un tiempo t: V = k * N; donde N es el número de núcleos radiactivos presentes en un tiempo t. Mediante el desarrollo matemático de V = k * N se puede obtener:

ln(N/No) = -kt ; N = No * e^-kt

Donde No es la cantidad de núcleos iniciales en un tiempo t = 0.

Vida Media

La vida media es el tiempo necesario para que una cantidad dada de material radiactivo disminuya a la mitad. Por ejemplo, la vida media del estroncio 90 es de 29 años. Si iniciamos un experimento con 10 gramos de estroncio 90 en un envase hermético, al cabo de 29 años solo tendríamos 5 gramos de este isótopo.

Datación Mediante Decaimiento Radiactivo

Las vidas medias de los isótopos radiactivos se utilizan como «relojes atómicos» para determinar la edad o datación de ciertos objetos.

Ejemplos de Datación

1. Datación mediante el isótopo del uranio 238: Debido a que algunos productos intermedios de esta serie tienen vidas medias muy…
2. Datación mediante el uso del isótopo de potasio 40: Esta es una de las técnicas más importantes en geoquímica.
3. Datación mediante el uso del isótopo de carbono 14: Es utilizado para datar restos de materiales orgánicos, en tratamientos médicos como trazadores y rastreadores.

El isótopo del carbono 14 se produce cuando los rayos cósmicos bombardean el nitrógeno atmosférico, según la ecuación:

¹⁴N + ¹n -> ¹⁴C + ¹H

El carbono 14 es oxidado hasta CO₂, luego absorbido por las plantas y posteriormente por los animales.

En los seres vivos se establece un equilibrio entre la ingestión y el decaimiento de carbono 14 que alcanza 15,3 desintegraciones por minuto y por gramo de carbono.

Se representa a través de la ecuación:

¹⁴C -> ¹⁴N + ⁰β

¿Qué sucede cuando el organismo muere? La actividad decae con una vida media de 5730 años, se rompe el equilibrio y poco a poco empieza a disminuir el carbono 14. Este método es útil en la datación de materiales orgánicos con una vida media inferior a 25,000 años. Para edades superiores, la actividad…