Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno un diverso numero di neutroni nei loro nuclei; quando vengono introdotti nel corpo umano, possono essere rilevati da radiazioni o altri mezzi. Gli isotopi, usati in combinazione con sofisticate apparecchiature, offrono ai professionisti del settore medico una potente "finestra" sul corpo, consentendo loro di diagnosticare malattie, studiare i processi biologici e indagare il movimento e il metabolismo delle droghe nelle persone viventi.
Stabile e Isotopi instabili
Gli isotopi possono essere stabili o instabili; quelli instabili emettono radiazioni e quelli stabili no. Ad esempio, l'atomo di carbonio-12 stabile costituisce il 98,9 percento di tutto il carbonio sulla Terra; poiché il più raro isotopo del carbonio 14 è radioattivo e cambia nel tempo, gli scienziati lo usano per determinare l'età di campioni e materiali biologici a volte antichi. Gli isotopi chimicamente, stabili e instabili agiscono allo stesso modo, consentendo ai medici di sostituire gli atomi radioattivi con quelli stabili nei farmaci utilizzati per tracciare le attività biologiche. Isotopi stabili, facilmente identificabili con un dispositivo chiamato spettrometro di massa, aiutano i ricercatori a determinare le condizioni nel sangue e nei tessuti quando la radioattività non è desiderabile.
Ricerca nutrizionale
Gli isotopi stabili aiutano gli scienziati nutrizionisti a monitorare il movimento di minerali attraverso il corpo. Ad esempio, dei quattro isotopi stabili per il ferro, il ferro-56 rappresenta naturalmente circa il 92% e il più raro è il ferro-58 allo 0,3%. Uno scienziato sottopone a test una dose di ferro-58 e controlla la quantità di isotopi di ferro diversi nel sangue e in altri campioni biologici. Poiché il ferro-58 è più pesante del ferro-56, uno spettrometro di massa li distingue facilmente. I primi campioni mostreranno più ferro-56, ma col passare del tempo, il ferro-58 si troverà in quantità significative in vari tessuti e sostanze, permettendo allo scienziato di misurare con precisione come il corpo del soggetto elabora il ferro.
PET Scans
La tomografia ad emissione di positroni produce immagini tridimensionali di organi e tessuti attraverso l'uso di isotopi radioattivi. Gli isotopi, come il fluoro-18, emettono radiazioni gamma - una forma di energia che passa attraverso il corpo e in un rivelatore. Se combinato con lo zucchero e somministrato a un paziente, il fluoro migra verso quei tessuti che metabolizzano attivamente lo zucchero, come le aree del cervello in una persona che lavora su problemi di matematica. Le scansioni PET mostrano queste parti del corpo con dettagli chiari. Osservando i diversi livelli del metabolismo, un medico può identificare i segni rivelatori di anomalie come tumori e demenza.
Scansioni MPI
Una scansione per imaging perfusione miocardica utilizza isotopi radioattivi per produrre immagini in un metodo simile a una scansione PET, ma per monitorare il cuore in tempo reale. Secondo Stanford University Hospital, la tecnica impiega isotopi come tecnezio-99 o tallio-201. Questi isotopi sono iniettati in una vena e trovano la loro strada verso il cuore. Una fotocamera specializzata raccoglie i raggi gamma emessi e produce un'immagine del cuore pulsante in condizioni di riposo e di stress, consentendo al medico di valutare la salute dell'organo.
