Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au un număr diferit de neutroni în nucleul lor; atunci când sunt introduse în corpul uman, acestea pot fi detectate prin radiații sau prin alte mijloace. Izotopii, utilizați împreună cu echipamente sofisticate, oferă profesioniștilor din domeniul medical o „fereastră” puternică în corp, permițându-le să diagnosticheze boli, să studieze procesele biologice și să investigheze mișcarea și metabolismul medicamentelor în viață oameni.
Izotopi stabili și instabili
Izotopii pot fi stabili sau instabili; cele instabile emit radiații, iar cele stabile nu. De exemplu, atomul stabil de carbon-12 reprezintă 98,9% din tot carbonul de pe Pământ; deoarece izotopul mai rar carbon-14 este radioactiv și se schimbă în timp, oamenii de știință îl folosesc pentru a determina vârsta specimenelor și materialelor biologice uneori străvechi. Din punct de vedere chimic, izotopii stabili și instabili acționează la fel, permițând medicilor să înlocuiască atomii radioactivi cu cei stabili în medicamentele utilizate pentru urmărirea activităților biologice. Izotopii stabili, ușor identificați cu un dispozitiv numit spectrometru de masă, îi ajută pe cercetători să determine condițiile din sânge și țesuturi atunci când radioactivitatea nu este de dorit.
Cercetare nutrițională
Izotopii stabili îi ajută pe oamenii de știință din domeniul nutriției să monitorizeze mișcarea mineralelor prin corp. De exemplu, din cei patru izotopi stabili pentru fier, fierul-56 reprezintă în mod natural aproximativ 92%, iar cel mai rar este fierul-58, cu 0,3%. Un om de știință oferă unui subiect doze de fier-58 și monitorizează cantitățile de diferiți izotopi de fier din sânge și alte probe biologice. Deoarece fierul-58 este mai greu decât fierul-56, un spectrometru de masă le distinge cu ușurință. Probele timpurii vor prezenta mai mult fier-56, dar în timp, fier-58 va fi găsit în cantități semnificative în diferite țesuturi și substanțe, permițând omului de știință să măsoare cu exactitate modul în care corpul subiectului procesează fierul.
Scanări PET
Tomografia cu emisie de pozitroni produce imagini tridimensionale ale organelor și țesuturilor prin utilizarea izotopilor radioactivi. Izotopii, cum ar fi fluor-18, emit radiații gamma - o formă de energie care trece prin corp și într-un detector. Atunci când este combinat cu zahăr și administrat unui pacient, fluorul migrează către acele țesuturi care metabolizează activ zahărul, cum ar fi zonele creierului la o persoană care lucrează la probleme de matematică. Scanările PET arată aceste părți ale corpului în detalii clare. Prin observarea diferitelor niveluri de metabolism, un medic poate identifica semne povestitoare ale anomaliilor, cum ar fi tumorile și demența.
Scanări MPI
O scanare prin perfuzie miocardică utilizează izotopi radioactivi pentru a produce imagini într-o metodă similară cu o scanare PET, dar pentru monitorizarea inimii în timp real. Potrivit Spitalului Universitar Stanford, tehnica folosește izotopi precum technetium-99 sau talium-201. Acești izotopi sunt injectați într-o venă și își găsesc drumul spre inimă. O cameră specializată preia razele gamma emise și produce o imagine a inimii care bate în condiții de odihnă și stres, permițând unui medic să evalueze sănătatea organului.