Πώς είναι σημαντικά τα ισότοπα στη μελέτη του ανθρώπινου σώματος;

Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων στους πυρήνες τους. όταν εισάγονται στο ανθρώπινο σώμα, μπορούν να ανιχνευθούν με ακτινοβολία ή με άλλα μέσα. Τα ισότοπα, που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με εξελιγμένο εξοπλισμό, δίνουν στους ιατρικούς επαγγελματίες ένα ισχυρό «παράθυρο» στο σώμα, επιτρέποντάς τους να διαγνώσουν ασθένειες, να μελετήσουν βιολογικές διαδικασίες και να διερευνήσουν την κίνηση και το μεταβολισμό των ναρκωτικών στη ζωή Ανθρωποι.

Τα ισότοπα μπορεί να είναι σταθερά ή ασταθή. οι ασταθείς εκπέμπουν ακτινοβολία και οι σταθερές δεν εκπέμπουν. Για παράδειγμα, το σταθερό άτομο άνθρακα-12 αποτελεί το 98,9 τοις εκατό όλου του άνθρακα στη Γη. Επειδή το σπανιότερο ισότοπο άνθρακα-14 είναι ραδιενεργό και αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, οι επιστήμονες το χρησιμοποιούν για να προσδιορίσουν την ηλικία κάποιων αρχαίων βιολογικών δειγμάτων και υλικών. Χημικά, τα σταθερά και ασταθή ισότοπα δρουν το ίδιο, επιτρέποντας στους γιατρούς να αντικαταστήσουν τα ραδιενεργά άτομα με τα σταθερά σε φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό βιολογικών δραστηριοτήτων. Σταθερά ισότοπα, εύκολα αναγνωρισμένα με μια συσκευή που ονομάζεται φασματόμετρο μάζας, βοηθούν τους ερευνητές να προσδιορίσουν τις συνθήκες στο αίμα και τον ιστό όταν η ραδιενέργεια δεν είναι επιθυμητή.

Τα σταθερά ισότοπα βοηθούν τους επιστήμονες της διατροφής να παρακολουθούν την κίνηση των ορυκτών μέσω του σώματος. Για παράδειγμα, από τα τέσσερα σταθερά ισότοπα για σίδηρο, ο σίδηρος-56 φυσικά αντιστοιχεί περίπου στο 92 τοις εκατό και ο σπανιότερος είναι ο σίδηρος-58 στο 0,3 τοις εκατό. Ένας επιστήμονας δίνει μια δοκιμαστική δόση σιδήρου-58 και παρακολουθεί τις ποσότητες διαφορετικών ισοτόπων σιδήρου στο αίμα και άλλα βιολογικά δείγματα. Επειδή ο σίδηρος-58 είναι βαρύτερος από τον σίδηρο-56, ένα φασματόμετρο μάζας τα διακρίνει εύκολα. Τα πρώτα δείγματα θα δείξουν περισσότερο σίδηρο-56, αλλά με την πάροδο του χρόνου, ο σίδηρος-58 θα βρεθεί σε σημαντικές ποσότητες σε διάφορους ιστούς και ουσίες, επιτρέποντας στον επιστήμονα να μετρήσει με ακρίβεια πώς το σώμα του ατόμου επεξεργάζεται σίδηρο.

Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων παράγει τρισδιάστατες εικόνες οργάνων και ιστών μέσω της χρήσης ραδιενεργών ισοτόπων. Τα ισότοπα, όπως το φθόριο-18, εκπέμπουν ακτινοβολία γάμμα - μια μορφή ενέργειας που περνά μέσα από το σώμα και σε έναν ανιχνευτή. Όταν συνδυάζεται με ζάχαρη και χορηγείται σε έναν ασθενή, το φθόριο μεταναστεύει στους ιστούς που μεταβολίζουν ενεργά τη ζάχαρη, όπως περιοχές του εγκεφάλου σε ένα άτομο που εργάζεται σε μαθηματικά προβλήματα. Οι σαρώσεις PET δείχνουν αυτά τα μέρη του σώματος με σαφή λεπτομέρεια. Παρατηρώντας τα διαφορετικά επίπεδα μεταβολισμού, ένας γιατρός μπορεί να εντοπίσει ενδεικτικά σημάδια ανωμαλιών όπως όγκους και άνοια.

Μια σάρωση απεικόνισης μυοκαρδιακής διάχυσης χρησιμοποιεί ραδιενεργά ισότοπα για να παράγει εικόνες με μια μέθοδο παρόμοια με μια σάρωση ΡΕΤ, αλλά για την παρακολούθηση της καρδιάς σε πραγματικό χρόνο. Σύμφωνα με το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο του Στάνφορντ, η τεχνική χρησιμοποιεί ισότοπα όπως το τεχνήτιο-99 ή το θάλλιο-201. Αυτά τα ισότοπα εγχύονται σε μια φλέβα και βρίσκουν το δρόμο τους στην καρδιά. Μια εξειδικευμένη κάμερα παίρνει τις εκπεμπόμενες ακτίνες γάμμα και παράγει μια εικόνα της καρδιάς που χτυπά κάτω από συνθήκες ηρεμίας και άγχους, επιτρέποντας σε έναν γιατρό να αξιολογήσει την υγεία του οργάνου.