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EFECTOS DE LAS RADIACIONES
SOBRE LOS SERES HUMANOS
Csar F. Arias
Principales Fuentes
de Informacin
Publicaciones de:
Comisin Internacional de Unidades
de Radiacin ICRU (Nos 51 y 60)
Comisin Internacional de Proteccin
Radiolgica ICRP (Nos 60 y 103)
El conocimiento de los efectos
de las Radiaciones
permite:
Evaluar riesgos
de exposicin y proteger
a las personas.
Emplear radiaciones En Medicina
Cuantificar energa de radiacin
Correlacin con
sus efectos
Estructura de conceptos y relaciones dosimtricos
DOSIMETRA
SE REQUIERE:
La utilidad de las aplicaciones de de las radiaciones ionizantes proviene
de su Interaccin con sustancias materiales
INTERACCION
RADIACION - MATERIA
PROVOCAR
MODIFICACIONES
OBTENER
INFORMACIN
OBTENER
INFORMACIN
DIAGNSTICO
APLICACIONES MEDICAS
PROVOCAR
MODIFICACIONES
TRATAMIENTO
APLICACIONES MEDICAS
Los efectos de las
Radiaciones dependen de:
Sus caractersticas fsicas.
Sus modalidades de interaccin con la
materia. Los tejidos en particular.
La respuesta biolgica de los tejidos.
RADIACION: Emisin
y Propagacin
de Energa
Consideraremos
Radiaciones constituidas por:
PARTCULAS
SUBATOMICAS
Ncleos Fragmentos
de Ncleos
Alfa
Beta
Protn
Neutrn
RADIACIN
ELECTROMAGNTICA
Cada partcula transporta
Energa
segn su masa y velocidad
E = 1 / 2 m . V2
ENERGA CINTICA
LA RADIACION ELECTROMAGNTICA POSEE ESTRUCTURA DISCONTINUA.
LA ENERGA SE TRANSPORTA MEDIANTE UNIDADES ENERGETICAS
DENOMINADAS FOTONES
La Energa de cada FOTON
es proporcional a la frecuencia F de la radiacin
e inversamente proporcional
a su longitud de onda
= h . F
= h . c. /
Constante de Plank: h = 6,62 . 10-34 Js
1eV = 1,6 . 10-19 Joule
1MeV = 1,6 . 10-13 Joule
En el mundo del Atomo la Energa se suele expresar
en Electrn Volt (eV)
1 J = 0,625 x 10 19 eV
1 kWh = 2,25 x 1025 eV
MODELO ATOMICO
Todo tomo en equilibrio contiene tantos
electrones orbitales con carga negativa
como protones con carga positiva
en su ncleo.
El Atomo resulta ser una estructura
elctricamente neutra.
Estructura Atmica
Las fuerzas electrostticas
mantienen los Electrones Orbitales
vinculados con el Ncleo,
orbitando a diferentes
distancia de l
ORBITAS Y ENERGIA
Las rbitas est asociadas a
NIVELES DE ENERGA
A mayor distancia del ncleo
mayor Energa
Un electrn slo puede alejarse
del Ncleo si recibe ENERGA
La estabilidad qumica
de los tomos y molculas
se basa en la habitual incapacidad
de los electrones para obtener
la energa necesaria para liberarse
de la atraccin nuclear.
Si una Radiacin entrega suficiente Energa a u Atomo
(mas de algunas decenas de eV) y se trasmite
a los electrones orbitales
los electrones pueden liberarse de la atraccin elctrica de los ncleos
El proceso se denomina
Y la Radiacin que lo provoca
IONIZACION
RADIACION IONIZANTE
Ionizacin
Radiacin
Ionizante
El Atomo adquiere carga positiva
La neutralidad elctrica se rompe
Las partculas
(electrn y tomo residual)
quedan con cargas elctricas
sin neutralizar.
IONES
Qu Radiaciones son Ionizantes ?
Y cules son las Fuentes ?
Rayos x
Emisiones Radiactivas
Partculas Aceleradas
Partculas originadas
en Reacciones nucleares
Capacidad Ionizante
Depende de la energa que transporta
cada partcula o cada fotn y no de la
energa total transportada por el haz de
radiacin.
Potencia: 100 W = 6,2 x 1020 eV/s
Fluyen: 6,2 . 10 24 Fotones / s
MICROONDAS
Cada Fotn transporta una Energa de 1 eV
Potencia: 100 W = 6,2 x 1020 eV/s
Fluyen: 6,2 . 1018 Fotones /S
LUZ
Cada Fotn transporta una Energa de 1 eV
Potencia: 100 W = 6,2 x 1020 eV/s
Fluyen: 6,2 . 1012 Fotones /S
Rayos X
Cada Fotn transporta una Energa de 1 MeV
avanzan
do a la
velocida
d de la
luz.
Espectro contnuo de la luz visible
(desde el rojo al violeta disminuye la
longitud de onda)
No Ionizantes Ionizantes
Por qu el carcter Ionizante de una radiacin
es una circunstancia destacable ?
Qu particularidad poseen los Iones ?
Una molcula en la que alguno
de sus tomos se ha ionizado
es qumicamente mas reactiva.
La ionizacin aumenta
la REACTIVIDAD QUMICA
del medio.
Las reacciones
qumicas anormales
en el medio celular
pueden alterar
las estructuras
celulares:
Cambios Morfolgicos
Cambios Funcionales
Radiacin
Ionizaciones
Molculas con Carga Elctrica
Reacciones Qumicas Anormales
Morfolgicas
Modificaciones
Funcionales
Se originan en los procesos de ionizacin
que provoca la energa absorbida por los tejidos de las personas expuestas
Los efectos sobre
Organos y Tejidos
Transporte de Energa
Absorcin de Energa en la masa de Tejido
Distribucin
heterognea
de Energa
Absorbida
ENERGA
Magnitud fundamental empleada
para evaluar los efectos ionizantes
de la radiacin
Magnitud dosimtrica Bsica
Energa absorbida
Dosis Absorbida =
Masa del absorbente
Joule
Unidad: Gray (Gy) =
kg
La DOSIS ABSORBIDA
Es un concepto Fsico
EFECTOS
BIOLOGICOS
Las reacciones qumicas
anormales provocadas por
fenmenos de ionizacin
en el medio celular
pueden alterar
las estructuras celulares:
Cambios Morfolgico
Cambios Funcionales
EFECTOS
SOBRE LA CELULA
MEMBRANA
ORGANIZACION
MITOCONDRIAS
ENERGIA
NUCLEO
INFORMACION
ESTRUCTURA CELULAR
La Organizacin
La Informacin
La Captacin de Energa
La Reproduccin
En una clula la Radiacin Ionizante
puede afectar:
Algunos Blancos significativos de la Clula:
Membrana
Mitocondrias
A D N
Cromosomas
FUENTE: IAEA
http://www.viewimages.com/AltaVistaView.asp?imageid=240870&promotionid=1&partnerid=2&type=results
FUENTE: IAEA
Blanco crtico: ADN
Matriz de azcar-fosfato
Puentes de hidrgeno
Longitud de una vuelta
de hlice = 3,4 nm
Base
FUENTE:
IAEA
Qu puede suceder cuando un haz
de Radiacin interacta con el
Ncleo ?
ACCIN INDIRECTA
ACCION
DIRECTA
ACCION DIRECTA
La Radiacin
Ionizante puede
entregar energa
directamente a la
molcula de ADN
FUENTE:
IAEA
ACCIN DIRECTA
La Radiacin
Ionizante puede
entregar su energa
a molculas de
AGUA
provocando su
radilisis y la
formacin de
radicales libres
ACCION INDIRECTA
H2O
FUENTE:
IAEA
ACCIN DIRECTA
Los radicales libres
son altamente
reactivos y atacan
estructuras del ADN
H2O
ACCION INDIRECTA
FUENTE:
IAEA
Daos posibles
en la molcula de ADN Alteracin
de una base
Doble ruptura
de ligamento Ruptura simple
de ligamento
Sitio
absico
Lesin Compeja
FUENTE:
IAEA
Mutaciones
Alteraciones genticamente significativas
en bases nitrogenadas
Aberraciones Cromosmicas
Fragmentacin de cromosomas
y reagrupamiento anmalo de fragmentos
observable al microscopio
FUENTE: ARN
ABERRACIONES CROMOSMICAS
FUENTE: ARN
MECANISMOS DE REPARACION
La Molcula de ADN posee procesos
enzimticos de reparacin.
TIPOS DE RADIACIN
Y
TRANSFERENCIA LINEAL DE
ENERGIA
(TLE)
C