Biofísica nuclear
BIOFISICA NUCLEAR
RADIACIÓN
Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la
emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos
emiten radiación electromagnética, pero su intensidad depende de la
temperatura y de la longitud de onda considerada.
En lo que respecta a la
transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de
longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la región
ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético.
La materia en un estado
condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo.
La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es
una densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.
Un cuerpo
negro hace referencia a un objeto opaco que emite radiación térmica.
Un cuerpo negro perfecto es aquel que absorbe toda la luz incidente y no
refleja nada. A temperatura ambiente, un objeto de este tipo debería ser
perfectamente negro (de ahí procede el término cuerpo negro.). Sin
embargo, si se calienta a una temperatura alta, un cuerpo negro comenzará a
brillar produciendo radiación térmica.
Para el caso de un cuerpo
negro, la función de densidad de probabilidad de la frecuencia de
onda emitida está dada por la ley de radiación térmica de Planck,
la ley de Wien da la frecuencia de radiación emitida más probable y
la ley de Stefan-Boltzmann da el total de energía emitida por unidad
de tiempo y superficie emisora (esta energía depende de la cuarta potencia de
la temperatura absoluta).
A temperatura ambiente,
vemos los cuerpos por la luz que reflejan, dado que por sí mismos no emiten
luz. Si no se hace incidir luz sobre ellos, si no se los ilumina, no podemos
verlos. A temperaturas más altas, vemos los cuerpos debido a la luz que emiten,
pues en este caso son luminosos por sí mismos. Así, es posible determinar la
temperatura de un cuerpo de acuerdo a su color, pues un cuerpo que es
capaz de emitir luz se encuentra a altas temperaturas.
Los cuerpos calientes
emiten una radiación electromagnética cuya distribución de frecuencias sólo
depende de su temperatura Y cuánto más caliente está, más alta es la media
de las frecuencias emitidas.
De este modo, cuando un objeto está caliente emite frecuencias infrarrojas y se puede ver en la oscuridad con un visor de infrarrojos. Si sube más la temperatura, la radiación se ve claramente, porque a partir de cierta temperatura la radiación emitida empieza a estar en la parte baja de la banda visible, es decir en el rojo.
Por eso cuando un objeto
está muy caliente se pone rojo y decimos que está al "rojo vivo".
Y cuando se calienta aún más emite radiación en toda la banda visible, en consecuencia se pone blanco y decimos que está al "rojo blanco".
La radiación emitida
absorbe parte del calor del cuerpo y "la radia" al espacio circundante,
de tal forma que el calor se trasmite por el espacio y es capaz de calentar
otros objetos a distancia aunque no haya ningún medio físico entre ellos.
La relación entre la
temperatura de un cuerpo y el espectro de frecuencias de su radiación emitida
se utiliza en los pirómetros.
EFECTOS DIRECTOS E
INDIRECTOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN EL CUERPO
La acción de la
radiación sobre la célula se puede clasificar en directa o indirecta,
según el lugar en el que produzcan esas interacciones.
La acción directa ocurre
cuando una partícula ionizante, o una radiación en general, interacciona y es
absorbida por una macromolécula biológica como el DNA, el RNA, las proteínas
estructurales y enzimáticas o cualquier otra macromolécula de la célula, que se
traduce en cambios de su estructura o de su función. Así pues
el daño se produce por la absorción directa de energía y por la
subsecuente ionización de una macromolécula biológica de la célula.
Los efectos de los
radicales libres en la célula se potencian por su capacidad para
iniciar reacciones químicas y, por lo tanto, para producir lesiones
en lugares distantes en la célula. Aunque en la interacción de las
radiaciones con el agua ocurren muchas otras reacciones y se forman otros muchos productos,
se cree que los radicales libres son un factor fundamental en la producción de
lesiones celulares (un radical libre se caracteriza porque contiene un solo
electrón orbital no emparejado que le hace fuerte reactivo, debido a la
tendencia del electrón no emparejado a emparejarse con otro electrón).
- Eritema de la piel, malestar
- Abortos, malformaciones congénitas.
- Esterilidad, caída del cabello, cataratas.
- Hemorragias, muerte
- Cáncer (leucemia, cáncer de pulmón).
- Mutaciones en el ADN
- Cambios en el número y la estructura de los cromosomas
- La inhibición de la división celular
- Neoplasias
SISTEMA HEMATOPOYÉTICO
La pérdida de leucocitos
conduce, tras la radiación, a una disminución o falta de resistencia
ante procesos infecciosos. Por otra parte, la disminución del número
de plaquetas, indispensables para la coagulación de la sangre, provoca una
marcada tendencia a las hemorragias, que sumada a la a falta de producción de
nuevos elementos sanguíneos de la serie roja pueden desarrollar
una anemia importante.
APARATO DIGESTIVO
La radiación puede llegar
a inhibir la proliferación celular y, por tanto, el revestimiento puede quedar
altamente lesionado, teniendo lugar una disminución o supresión de secreciones,
perdida de elevadas cantidades de líquidos y electrolitos, especialmente sodio,
así como también pueden producirse el paso de bacterias del intestino
a la sangre, con los gravase trastornos que ello implica.
PIEL
Después de aplicar dosis
de radiación moderas o altas se producen reacciones tales
como inflamación, eritema, depilación, ampollas, necrosis, ulceración,
fibrosis y descamación seca o húmeda de la piel, cáncer a la piel.
TESTÍCULO
Como consecuencia de la
irradiación de los testículos se puede producir la despoblación de las
espermatogonias, lo que se traduce en la disminución del número de nuevos
espermatozoides (células y a funcionales). Por esta razón se produce un periodo
variable de fertilidad.
OVARIO
Después de irradiar los
ovarios con dosis moderadas, existe un periodo de fertilidad, debido a los
relativamente radiorresistentes folículos maduros, que pueden liberar un óvulo.
A este periodo fértil le puede seguir otro de esterilidad temporal o
permanente, a consecuencia de las lesiones en los folículos intermedios al
impedir la maduración y expulsión del óvulo. Posteriormente puede existir un
nuevo periodo de fertilidad como consecuencia de la maduración de los óvulos
que se encuentran en los folículos pequeños, que son más radiorresistentes.
APARATO RESPIRATORIO.
El pulmón no es muy
radiosensible, pero la exposición rápida a una dosis de 6 a 10 Sv puede hacer
que en la zona expuesta se desarrolle neumonía aguda en el plazo de uno a
tres meses. Si se afecta un volumen grande de tejido pulmonar, el
proceso puede originar insuficiencia respiratoria al cabo de unas semanas, o
conducir a fibrosis pulmonar en meses o años después.
CRISTALINO DEL OJO.
Las células del epitelio
anterior del cristalino, que continúan dividiéndose toda la vida, son
relativamente radiosensibles. El resultado es que una exposición rápida del
puede generar opacidad polar posterior microscópica; cataratas que dificulten
la visión.
LESIÓN RADIOLÓGICA DE TODO
EL CUERPO.
La exposición rápida de
una parte importante del cuerpo a una dosis superior a 1 G y puede producir el
síndrome de radiación agudo, caracterizada por malestar general, anorexia,
náuseas y vómitos, seguida de un período latente, una segunda fase de
enfermedad y por último, la recuperación o la muerte. La fase principal de
la enfermedad adopta por lo general una de las formas siguientes, según la
localización predominante de la lesión radiológica: hematológica,
gastrointestinal, cerebral o pulmonar.
REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS
Comentarios
Publicar un comentario