Wie wichtig sind Isotope beim Studium des menschlichen Körpers?

Isotope sind Atome desselben Elements, die eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen in ihren Kernen haben; wenn sie in den menschlichen Körper eingebracht werden, können sie durch Strahlung oder andere Mittel nachgewiesen werden. Die Isotope, in Verbindung mit ausgeklügelten Geräten, geben Medizinern ein starkes „Fenster“ in den Körper, damit sie Krankheiten diagnostizieren, biologische Prozesse studieren und die Bewegung und den Stoffwechsel von Medikamenten im Leben untersuchen können Menschen.

Isotope können stabil oder instabil sein; die instabilen strahlen Strahlung aus, die stabilen nicht. Zum Beispiel macht das stabile Kohlenstoff-12-Atom 98,9 Prozent des gesamten Kohlenstoffs auf der Erde aus; Da das seltenere Kohlenstoff-14-Isotop radioaktiv ist und sich im Laufe der Zeit verändert, verwenden Wissenschaftler es, um das Alter von manchmal alten biologischen Proben und Materialien zu bestimmen. Chemisch verhalten sich stabile und instabile Isotope ähnlich und ermöglichen es Ärzten, in Medikamenten, die zum Aufspüren biologischer Aktivitäten verwendet werden, radioaktive Atome durch stabile zu ersetzen. Stabile Isotope, die mit einem als Massenspektrometer bezeichneten Gerät leicht identifiziert werden können, helfen Forschern, Zustände in Blut und Gewebe zu bestimmen, wenn Radioaktivität nicht erwünscht ist.

Stabile Isotope helfen Ernährungswissenschaftlern, die Bewegung von Mineralien durch den Körper zu überwachen. Zum Beispiel macht Eisen-56 von den vier stabilen Isotopen für Eisen von Natur aus etwa 92 Prozent aus, und das seltenste ist Eisen-58 mit 0,3 Prozent. Ein Wissenschaftler gibt einem Probanden Eisen-58-Dosen und überwacht die Mengen verschiedener Eisenisotope im Blut und anderen biologischen Proben. Da Eisen-58 schwerer ist als Eisen-56, kann ein Massenspektrometer sie leicht unterscheiden. Frühe Proben werden mehr Eisen-56 zeigen, aber im Laufe der Zeit wird Eisen-58 in signifikanten Mengen in gefunden verschiedene Gewebe und Substanzen, die es dem Wissenschaftler ermöglichen, genau zu messen, wie der Körper des Probanden subject verarbeitet Eisen.

Die Positronen-Emissions-Tomographie erzeugt dreidimensionale Bilder von Organen und Geweben durch den Einsatz radioaktiver Isotope. Die Isotope wie Fluor-18 geben Gammastrahlung ab – eine Energieform, die durch den Körper und in einen Detektor gelangt. Wenn es mit Zucker kombiniert und einem Patienten verabreicht wird, wandert das Fluor in die Gewebe, die Zucker aktiv verstoffwechseln, wie zum Beispiel in Bereiche des Gehirns bei einer Person, die an mathematischen Problemen arbeitet. PET-Scans zeigen diese Körperteile im Detail. Durch die Beobachtung der verschiedenen Stoffwechselstufen kann ein Arzt verräterische Anzeichen von Anomalien wie Tumoren und Demenz erkennen.

Bei einem Myokard-Perfusions-Imaging-Scan werden radioaktive Isotope verwendet, um Bilder ähnlich einem PET-Scan zu erstellen, aber das Herz in Echtzeit zu überwachen. Laut dem Stanford University Hospital verwendet die Technik Isotope wie Technetium-99 oder Thallium-201. Diese Isotope werden in eine Vene injiziert und gelangen zum Herzen. Eine spezielle Kamera nimmt die emittierten Gammastrahlen auf und erstellt ein Bild des schlagenden Herzens unter Ruhe- und Stressbedingungen, sodass ein Arzt den Zustand des Organs beurteilen kann.