Zawartość
Izotopy to atomy tego samego pierwiastka, które mają różną liczbę neutronów w swoich jądrach; po wprowadzeniu do ludzkiego ciała można je wykryć za pomocą promieniowania lub w inny sposób. Izotopy, stosowane w połączeniu z wyrafinowanym sprzętem, dają lekarzom potężne „okno” na ciało, pozwalając im diagnozować choroby, badać procesy biologiczne oraz badać ruch i metabolizm leków u żywych ludzi.
Stabilne i niestabilne izotopy
Izotopy mogą być stabilne lub niestabilne; niestabilne emitują promieniowanie, a stabilne nie. Na przykład stabilny atom węgla-12 stanowi 98,9 procent całego węgla na Ziemi; ponieważ rzadszy izotop węgla-14 jest radioaktywny i zmienia się w czasie, naukowcy wykorzystują go do określania wieku czasami starożytnych okazów i materiałów biologicznych. Chemicznie stabilne i niestabilne izotopy działają podobnie, umożliwiając lekarzom zastępowanie atomów radioaktywnych stabilnymi w lekach stosowanych do śledzenia aktywności biologicznej. Stabilne izotopy, łatwo identyfikowane za pomocą urządzenia zwanego spektrometrem masowym, pomagają badaczom określić warunki we krwi i tkance, kiedy radioaktywność nie jest pożądana.
Badania żywieniowe
Stabilne izotopy pomagają naukowcom żywienia monitorować ruch minerałów w organizmie. Na przykład, z czterech stabilnych izotopów żelaza, żelazo-56 naturalnie stanowi około 92 procent, a najrzadszy to żelazo-58 na 0,3 procent. Naukowiec podaje badanemu dawkę żelaza-58 i monitoruje ilość różnych izotopów żelaza we krwi i innych próbkach biologicznych. Ponieważ żelazo-58 jest cięższe niż żelazo-56, spektrometr masowy łatwo je rozróżnia. Wczesne próbki pokażą więcej żelaza-56, ale z czasem żelazo-58 znajdzie się w znacznych ilościach w różnych tkankach i substancjach, co pozwoli naukowcom dokładnie zmierzyć, w jaki sposób organizm podmiotu przetwarza żelazo.
Skany PET
Pozytonowa tomografia emisyjna wytwarza trójwymiarowe obrazy narządów i tkanek za pomocą izotopów promieniotwórczych. Izotopy, takie jak fluor-18, wydzielają promieniowanie gamma - formę energii, która przechodzi przez ciało do detektora. W połączeniu z cukrem i podawany pacjentowi fluor migruje do tkanek, które aktywnie metabolizują cukier, takich jak obszary mózgu u osoby pracującej z problemami matematycznymi. Skany PET pokazują te części ciała z wyraźnymi szczegółami. Obserwując różne poziomy metabolizmu, lekarz może zidentyfikować znamienne objawy nieprawidłowości, takie jak guzy i otępienie.
Skany MPI
Skanowanie perfuzji mięśnia sercowego wykorzystuje izotopy radioaktywne do wytwarzania obrazów metodą podobną do skanu PET, ale do monitorowania serca w czasie rzeczywistym. Według Stanford University Hospital w tej technice wykorzystuje się izotopy, takie jak technet-99 lub tal-201. Te izotopy są wstrzykiwane do żyły i trafiają do serca. Specjalistyczna kamera rejestruje emitowane promienie gamma i tworzy obraz bijącego serca w warunkach spoczynku i stresu, umożliwiając lekarzowi ocenę stanu zdrowia narządu.