A los
radionúclidos que se agregan a un sistema reaccionante para
seguir el curso de
la reacción química se les llama trazadores o
rastreadores. El núclido que se
usa como rastreador debe tener una vida media suficientemente larga
para dar
una actividad apreciable durante el experimento.
Los
núclidos
radiactivos que se usan como rastreadores se pueden obtener por:
1.
Extracción
de los
minerales radiactivos naturales.
2.
Producción
de núclidos específicos por bombardeo de un blanco
adecuado
en un reactor nuclear o por el uso de un ciclotrón.
3.
Separación
de núclidos específicos de los productos de fisión
del
uranio.
La extracción de
isótopos adecuados de fuentes radiactivas naturales está
limitada a unos pocos
elementos químicos como el 212Pb (t1/2 =
10.5 horas) a
partir de minerales de 232Th, 226Ra (1622
años) de
minerales de 238U, o 210Pb (t1/2 =
22 años) de
226Ra.
Por técnica de
bombardeo pueden obtenerse muestras muy puras de núclidos. Con
frecuencia la
cantidad de radionúclido obtenido es demasiada pequeña
por lo que se preparan
soluciones de muy alta actividad específica.
Para seguir la trayectoria de los átomos que fluyen
dentro y fuera de los seres vivientes se usan los isótopos
rastreadores o
trazadores. Generalmente, los rastreadores son radioisótopos que
se mezclan en
proporciones muy pequeñas con los isótopos estables de
sus elementos. Para
detectar a los rastreadores se utiliza un contador Geiger sensible o
cualquier
instrumento detector de radiaciones.
También se usan
algunos isótopos estables como rastreadores como el
hidrógeno pesado y el
oxígeno-18. Como estos no emiten radiaciones, se toma una
muestra de la
sustancia a la que se han agregado y luego se analiza para saber en
donde se
encuentran.
En la
investigación médica se usa el radiocarbono para estudiar
el consumo
distribución y excreción de azúcares en los
organismos.
El tritio tiene
una vida media de 12 años y emite rayos beta muy débiles
pero detectables con
un contador Geiger. Tomar un vaso de agua que contenga tritio y con la
ayuda de
un contador Geiger se puede encontrar que el tritio forma parte de las
grasas,
los carbohidratos y proteínas del organismo. En un mes
desaparecen las señales
del tritio, lo que indica que en un mes el organismo elimina el vaso de
agua ingerido.
Tomar un vaso con agua con sal que contenga el isótopo sodio-24
(radiosodio-24)
el contador Geiger muestra que el sodio tarda sólo 75 segundos
para llegar a la
superficie de la piel, por efecto de la transpiración.
Con el uso de
los rastreadores se ha encontrado que los átomos que constituyen
a un ser
humano son distintos a los que tenía el año anterior
porque son remplazados por
otros, por ejemplo, los átomos de carbono que tiene el cuerpo
humano en dos
meses es remplazada la mitad de ellos por los nuevos átomos de
carbono
ingeridos en los alimentos y los átomos de fósforo en
unas cuantas semanas es
remplazada la mitad de ellos. Sólo el ciclo del fierro dura
más tiempo, con el
uso del fierro-59 (tiempo de vida media de 45 años) como
rastreador se ha
encontrado que los átomos de fierro forman parte de los
glóbulos rojos de la
sangre, que van al bazo (glándula que se encuentra cerca de los
intestinos)
donde se desintegran los glóbulos y el fierro pasa al
hígado y de ahí va a la
médula ósea, donde se forman nuevos glóbulos
rojos, con el fierro como parte de
ellos. Así repite su ciclo el fierro.
El radioisótopo
Cobalto-60 se utiliza en una máquina de teleterapia para
destruir las células
cancerosas, como la máquina se puede rotar, los rayos causan un
daño mínimo a
los tejidos circundantes. El Co-60 tiene una vida media de
5.27años. También se
usa el oro-198 contra el cáncer, tiene una vida media de 2.7
días y se
transforma en mercurio estable. El tantalio-182 es un
radioisótopo que se usa
contra el cáncer en la vejiga y tumores cancerosos de formas
raras. Como la
glándula tiroides atrae al yodo más que a ningún
otro elemento químico, el
radioisótopo yodo-131 tiene una vida media de 8 días y
emite radiación beta y
gamma, se usa contra las el cáncer en la glándula
tiroides localizada arriba de
la garganta y también contra el cáncer en otras partes
del organismo. El I-131
se usa para localizar tumores en el cerebro, lo que facilita poderlos
operar
sin afectarlo.
El fósforo-32 es
un isótopo que emite rayos beta y se usa para diagnosticar y
tratar
enfermedades relacionadas con los huesos y con la médula
ósea. La polycythaemia
rubra vera es una enfermedad peligrosa que consiste en la
multiplicación
rápida de los glóbulos rojos en la médula
ósea lo que se controla con el
radioisótopo P-32 que aunque no cure siempre a esta enfermedad,
al menos
mantiene bajo control al paciente, de manera que vive más tiempo
y le quita
malestares. El P-32 también se usa con éxito en el
tratamiento de formas
crónicas de leucemia.
Se han utilizado
radioisótopos como el fósforo-32 y el estroncio-89 para
“marcar” plagas como
los mosquitos que trasmiten el paludismo y la fiebre amarilla, y la
mosca
tsetsé que causa la enfermedad del sueño, con lo que se
descubrió los hábitos
de vuelo y los lugares de incubación.
La fotosíntesis
es el proceso mediante el que las plantas utilizan parte de la luz
solar para
transformar el agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2)
en azúcares, grasa y almidones y
libera
oxígeno como subproducto al medio ambiente.
Con el uso de
rastreadores como el carbono-14 para el estudio del proceso de la
fotosíntesis,
los bioquímicos han encontrado que las algas, en 6 segundos,
transforman el
dióxido de carbono en más de 20 compuestos
químicos diferentes, y en un lapso
de 60 a 90 segundos, los átomos de carbono se
han incorporado a las moléculas de azúcar.
También utilizan rastreadores estables como el
oxígeno-18, el nitrógeno-15 y el hidrógeno-2
(deuterio) para investigar en el
laboratorio, los biólogos han sustituido hidrógeno por
deuterio en bacterias,
mohos y levaduras y han encontrado que retrasan su crecimiento. En
ratones han
encontrado que retrasa el crecimiento de tumores, lo que puede servir
como
alternativa para combatir el cáncer.
El fósforo-32 se
hace con fósforo-31 en un reactor nuclear y tiene una vida media
de 14.3 días.
Con fósforo-32 marcaron fertilizante de fosfato y lo utilizaron
para fertilizar
papas, maíz, habas, cacahuate y otros cereales y encontraron que
al aplicar el
fertilizante por aspersión, las plantas absorben el 95 % del
fósforo por las
hojas, tallos, ramas y flores con independencia de la época y la
forma de
aplicar el fertilizante, y que casi no lo absorben por las
raíces. Entonces se
aplicó por aspersión solución de cinc o de fierro
a los cítricos que carecían
de ellos, así como, magnesio para el apio.
Con la ayuda de
rastreadores, los agricultores encontraron que los árboles
frutales absorben el
cinc por el follaje y la planta de algodón lo hace por la
semilla en la época
de siembra. Con isótopos rastreadores encontraron que el
molibdeno obstruye la
asimilación del fierro por las hojas del tomate.
Usando la
radiación de los isótopos que emiten rayos gamma
destruyen al gorgojo rosado
que es una plaga de la planta de algodón.
La radiación
gamma es producto de la radiactividad pero no es causa de ella. Las
radiaciones
gamma producen mutaciones desfavorables y favorables en plantas y
animales por
lo que los agricultores buscan provocar las mutaciones favorables para
producirlas en plantas y animales.
Con mutaciones
favorables producidas con radiación gamma han logrado obtener:
una variedad de
maíz resistente a plagas de las hojas; habas con mayor
rendimiento y
resistentes a ciertos hongos; cacahuate que produce un 30 % de mayor
rendimiento y resistente a la plaga del lunar de la hoja; cereales
enanos, que
sufren menos la acción del viento y que producen mejores
rendimientos; y
durazno que acelere o retarde el proceso de maduración del
fruto. También con
rayos gamma han logrado mayores rendimientos en trigo, cebada, mostaza,
soya y
algodón, así como obtener tomates excepcionalmente
grandes.
El cobalto-60
emite rayos gamma de 2000 curies y al transcurso de los años ha
destruido
pinos, los residuos de cobalto-60 son enterrados a varios metros en un
recipiente de plomo para evitar que afecte a los seres vivos.
Se han sembrado
papas, tomates, tabaco y árboles frutales cerca de una fuente de
cobalto-60 y
se ha encontrado que unas quedan enanas y otras muestran tumores
extraños.
En los graneros
con radiación gamma matan insectos para evitar que se pudran los
granos.
También con el tratamiento con radiaciones gamma las papas no se
ablandan, se
conservan firmes y comestibles como cuando se recolectaron y evita que
le
salgan brotes cuando son almacenadas por periodos prolongados.
Las radiaciones
gamma impiden el crecimiento del moho en naranjas y tomates.
Ganadería
Ludwing y Hope
en 1925 y Narat en 1927 iniciaron los primeros estudios con alimentos
irradiados para determinar las dietas de los animales domésticos.
La ganadería
también se ha beneficiado con el uso de radioisótopos.
Con el uso de
rastreadores se encontró que las ovejas digieren hasta el 90 %
de la alfalfa y
que ésta es la mejor fuente de fósforo para los
rebaños. El estroncio-90 es un
isótopo que emite rayos gamma y se utiliza para tratar
infecciones de los ojos
y de la piel de las vacas. Han empleado el radioisótopo yodo-131
para saber
cuáles son las razas de ganado que pueden soportar mejor el
calor; el
radioazufre para estudiar el envenenamiento del ganado por selenio-34,
elemento
químico que las plantas absorben
del
suelo.
El ganado, como las plantas, requieren de
pequeñas cantidades de cobre, cinc y cobalto (micronutrientes) y
para
determinar la cantidad de estos elementos químicos que asimila
el ganado se
utilizan el cobalto-60, el cinc-65 y el cobre-64.
El cobalto-60 se
utiliza para esterilizar plagas de insectos en plantas y animales, en
la etapa
de crisálidas se someten a las radiaciones del cobalto-60 para
esterilizarlas,
sin matarlas, cuando los machos estériles se acoplan con las
hembras producen
huevos estériles que no incuban.