V - A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR– HEVESY E O CONCEITO DE RADIOTRAÇADOR = A EXPERIÊNCIA DE BLUMGART = A TERAPIA COM RADIOISÓTOPOS NATURAIS

V - A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR– HEVESY E O CONCEITO DE RADIOTRAÇADOR = A EXPERIÊNCIA DE BLUMGART = A TERAPIA COM RADIOISÓTOPOS NATURAIS

Prof. Dr. João Eduardo Irion

Aposentado da Faculdade de Medicina

Universidade Federal de Santa Maria – RS – BR

Médico Nuclear

do Serviço de Medicina Nuclear de Santa Maria

jirion @terra.com.br

joaoeduirion.blogspot.com.br

GEORGE DE HEVESY

George de Hevesy, físico-químico húngaro, cujo nome de batismo era Hevesy György, também conhecido como Georg Karl von Hevesy recebeu o Prêmio Nobel de Química de 1943 por suas pesquisas e pela criação do conceito de radiotraçador.

                                                          Ilustração 1 Geoge de Hevesy

Hevesy começou a desenvolver o conceito de radioindicador, termo que ele usou no trabalho “Ueber Rodioelemente als Indikatorem in der analytschen Chemie”, palavra posteriormente substituída por radiotraçador. A história começa em 1911, quando ele trabalhava com Rutherford que o encarregou de separar o “rádio D” de uma amostra de chumbo. Hevesy não conseguiu a separação por meios químicos disponíveis na época, porque rádio D (²¹⁰ Pb) é um isótopo radioativo do chumbo. Percebendo o significado do fato, em 1913, já em Viena, Hevesy usou sais radioativos de outro isótopo do chumbo (²¹²Pb) para determinar a solubilidade do chumbo. O trabalho “The Solubility of Lead Sulphide and Lead Chromate" (Hevesy and Paneth 1913) tornou-se a primeira publicação sobre a técnica do radiotraçador e veio para remodelar a ciência no século XX e servir de base a uma nova especialidade médica.

Em 1923, de Hevesy usou o ²¹²Pb pela primeira vez num sistema biológico e sua experiência constou em irrigar o feijão da espécie Vicia faba com o indicador no líquido nutriente e depois incinerar a planta para mediar a radioatividade nas cinzas. Essa técnica tinha a desvantagem da alta toxidade do chumbo nos sistemas biológicos e só depois da descoberta da radioatividade artificial por Irène e Frédéric Joliot em 1934, os radiotraçadores foram usados mais amplamente como um poderoso instrumento de pesquisa nos sistemas vivos.

Em 1924, junto com I. A. Christiansen e S. Lonholt, Hevesy estudou pela primeira vez a fisiologia animal injetando bismuto ₈₃Bi²¹⁴ radioativo em um coelho.

Em 1933, Harold Urey deu a Hevesy alguns litros de água com 0.6% óxido de deutério (isto é, a água pesada). Hevesy e seu amigo E. Hofer beberam 150, 250, e 2000 ml dessa água. Depois de recolherem 55 amostras de urina e fezes, fizeram mais de 1000 destinações e por meio de medidas gravimétricas concluíram que no ser humano a água aparece na urina em 26 minutos após ser bebida, permanece no corpo, em média, por treze dias e meio e que o corpo humano contém cerca de quarenta e três litros de água. Essas foram as primeiras medidas biológicas da diluição de um radioisótopo, chamado a atenção o fato de que, no caso, o isótopo usado era estável.

Em 1935, Chievitz e Hevesy produziram fósforo 32 bombardeando dissulfito de carbono com neutros oriundos de fonte de radônio e berilo. Com o ³²P estudaram o metabolismo do fósforo em ratos e o relataram no trabalho “Radioactive Indicators in the Study of Phosphorous Metabolism in Rats" (Chievitz and Hevesy 1935), demonstrando que existe um equilíbrio dinâmico nos sistemas biológicos, um conceitos revolucionários na época.

Hevesy escreveu numerosos trabalhos, mas os citados foram suas principais contribuições para a criação dos princípios dos radiotraçadores.

O INÍCIO DA MEDICINA NUCLEAR

HERMANN BLUMGART

A primeira e mais famosa aplicação de radioisótopo em um ser humano aconteceu em fevereiro de 1925, quando Hermann Lwdwig Blumgart, médico chefe do Beth Israel Hospital em Boston e professor de Medicina da Harvard Medical School, mediu, em segundos, a velocidade de passagem do sangue entre dois pontos do corpo humano, usando para isso isótopos radioativos.

                                                           Ilustração 2 Hermann Blumgart

Nessa época, em Harvard, William Duane usava agulhas com radônio para a terapia do câncer e media a radiação o com um detector colocado fora do paciente. O fato inspirou Blumgart para planejar sua experiência.

Na ocasião, só existiam isótopos radioativos naturais oriundos da desintegração do urânio e rádio e Blumgart procurou entre eles uma substância com as seguintes qualidades:

·        a substância deveria ser atóxica;

·        a substância não deveria existir no corpo antes do estudo;

·        a substância não deveria ser alterada durante o processo de mensuração;

·        a substância deveria ser detectável em mínimas quantidades.

A experiência planejada devia ser:

·        Um método objetivo, exigindo pouca ou nenhuma participação do paciente;

·        Um método não-invasivo, exceto pela administração da substância;

·        Um método rápido para indicar automaticamente o tempo de chegada da substância.

Com esses pré-requisitos era como se Blumgart estivesse lançando os fundamentos do uso dos radiotraçadores em Medicina Nuclear.

O rádio C (composto de uma mistura de ₈₃Bi²¹⁴ e de ₈₂Pb²¹⁴) era nos anos 20 usado para fins terapêuticos em doses entre 1800-2700 MBq, sem efeitos colaterais e por isso, Blumgart concluiu que poderia usá-lo com segurança em doses menores entre 37-222 MBq.

Um segundo problema a resolver era a escolha do detector a ser usado. Nessa época, contava-se somente com o eletroscópio de folhas de ouro, seu uso foi descartado porque era um aparelho que fornecia respostas lentas. O detector Geiger em 1925, ainda não aperfeiçoado, detectava somente radiação α e, ainda mais, oferecia perigo para ser usado em pacientes porque trabalhava com voltagem elevada. Restava como alternativa a câmara de Wilson porque ela detectava radiação β e raios γ e, depois que foi modificada por Takeo Shimizu, o tempo morto foi reduzido e a câmara se tornou sensível.

A câmara de nuvens de Wilson necessitava adaptações e Blumgart confiou a Otto C. Yens, um estudante do segundo ano de medicina tais ajustes.

Yens fez três modificações na câmara; a primeira consistiu em modificar o sistema de descompressão para aumentar-lhe a sensibilidade; a segunda foi reduzir a voltagem de trabalho, originalmente de 200 V para 50 volts, com o objetivo de segurança para o paciente; a terceira modificação foi a mais importante, uma vez que, na câmara original, a fonte radioativa para ser medida estava no interior do aparelho, mas a experiência necessitava de um detector de radiação externo ao instrumento. Na última modificação, Yens substituiu o cilindro de vidro da câmara original por um cilindro de celulóide para permitir a entrada de radiações β e γ oriundas de uma fonte externa ao aparelho.

O próprio Blumgart foi a cobaia na primeira experiência. O “radiofármaco” foi injetado em seu braço direito, possivelmente por Yens, estando a câmara colocada junto ao braço esquerdo e separada do corpo do paciente por uma blindagem de chumbo. Blumgart não relatou tempo de circulação obtido nessa experiência, mas ele passou a considerar como normais tempos entre 15-21 segundos em pessoas sãs e entre 50-60 s em pacientes com insuficiência cardíaca.

Blumgart é considerado o fundador ou “pai” da Medicina Nuclear em virtude de sua expediência pioneira, enquanto Yens é considerado o fundador ou “pai” da instrumentação em Medicina Nuclear, por ter criado o primeiro equipamento para uso específico no setor.

Em 1979 o Capítulo New England da Society of Nuclear Medicine criou o Prêmio Hermann Blumgart e em 1989 de Vascular Council assumiu a responsabilidade de conceder esse prêmio como reconhecimento às contribuições no campo da Cardiologia Nuclear e dos serviços ao Conselho.

A TERAPIA NA ERA DA DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE

No primeiro período da história da Medicina Nuclear a terapia com radioisótopos só podia ser realizada com rádio e radônio. A contaminação que o radônio produzia exigia terapia com fontes seladas, colocando-a fora dos limites da especialidade. Assim, a abordagem do tema será feita “em passant”, visando somente alguns detalhes do uso e consequências das radiações nucleares em medicina, na indústria e no comércio.

Em 1900, os médicos Otto Wallofff e Frederick Geisel observaram efeitos na pele causados pela radiação emitida pelo rádio e similares aos dos raios X. Em 1901 Eugène Bock usou rádio para tratar lesões cutâneas. Em 1901, Pierre Curie sugeriu ao médico Henri-Alexandre Damlos a inserção de fontes radioativas em tumores. Damlos aceitou a sugestão e constou que os tumores regrediam com a irradiação. De modo independente Alexandre Gaham Bell também sugeriu o uso de radiações dessa forma. Foi assim que, no início do século XX, desenvolveu-se a curieterapia ou braquiterapia (esse último nome sugerido por G. Forsell em 1931). As técnicas de braquiterapia foram desenvolvidas por Danlos no Instituto Curie e por Robert Abbe no St. Luke´s Memorial Hospital, em Nova Iorque.

Além da braquiterapia houve o uso de isótopos naturais injetáveis para tratamento de tumores. Damlos, por exemplo, usou, para isso, o rádio C (uma mistura de ₈₂Pb²¹⁴ e  ₈₃Bi²¹⁴) em doses terapêuticas, no valores atuais de 1,850- to 2,775 MBq, sem efeitos colaterais. Fo observando essa aplicação que Blumgart resolveu usar o  radio C em sua experiência na determinação da velocidade sanguínea já descrita neste trabalho.

Outro caso de uso interno de radioisótopos naturais, ainda que sem  fundamentos científicos, ocorreu na primeira década do século passado quando Fredericck Poescher injetou cloreto de rádio em pacientes para tratamento da hipertensão e tratamento de artrite.

O uso do rádio e do radônio requeria blindados em agulhas. Houve um hospital no qual, durante a esterilização, uma agulha de rádio foi quebrada e o radônio contaminou todo o prédio e a contaminação se estendeu até para as casas das pessoas que ali trabalhavam ou que visitaram o hospital, levada pelo radônio nas roupas e sapatos para suas residências. Muitos pesquisadores foram vitimas da radiação, e a mais famosa delas foi Marie Curie que morreu de anemia aplástica.

Entre 1901-1902, foi descoberta radioatividade em águas minerais por Elser e Geitel na Alemanha, por Poschettino e Sella na Itália e por Meyer e Mache em St. Joachimtal e Tompson em Cambridge. Dois anos depois, Himsted verificou que a radioatividade na água era devida ao radônio Atribui-se poder curativo às águas desse tipo, dando origem à implantação de balneários especializados, embora, na década de 20, estudos clínicos não confirmaram efeitos curativos significativos das água minerais.

No início da década de 20, começou a fabricação de relógios com mostradores e ponteiros luminosos com sais de rádio, pintados por mulheres. No trabalho, as operárias costumavam molhar os pincéis na boca, contaminando-a com resíduos do sal. Já em 1924, começaram os relatos de necrose das mandíbulas e maxilas dessas trabalhadoras e, posteriormente, aparecimento de neoplasias orais em consequência da irradiação produzida pelo rádio. O rádio como os raios X foram vítimas de aproveitadores que o apresentavam como panacéia.  Um exemplo foi o Radoiothor fabricado desde 1918 a 1928, composto de rádio 226 e 228, anunciado como “a cura para o morto vivo”.

                                                    Ilustração 3 O Radiothor..

                                        

                                  Ilustração 4 - Anúncio de Produto de beleza conte4ndo radio.

Esses eventos deram origem ás normas de radioproteção.

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HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO –

ONDAS DE CHOQUE - RUÍDO E SOM - PERCUSSÃO E AUSCULTA.

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNOSTICO MÉDICO = ONDAS DE CHOQUE - PULSO E PRESSÃO ARTERIAL.

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO = RAIOS X

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

A HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO - AS PRIMEIRAS RADIOGRAFIAS, A CHEGADA DOS RAIOS X NO BRASIL - OS RAIOS X NAS GUERRAS - A HISTÓRIA DA EVOLUÇÃO DOS TUBOS DE RAIOS X - A HISTÓRIA DA FLUOROSCOPIA - A HISTÓRIA DA ABREUGRAFIA

A HISTÓRIA DOS FILMES RADIOGRÁFICOS

A HISTÓRIA DOS ÉCRANS REFORÇADORES

A HISTÓRIA DO DIAFRAGMA POTTER-BUCKY

A HISTÓRIA DOS MEIOS DE CONTRASTE EM RADIOLOGIA

A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA CONVENCIONAL – A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

MEDICINA NUCLEAR – PRIMEIRA PARTE = INTRODUÇÃO = CLASSIFICAÇÕES DOS ELEMENTOS= CLASSIFICAÇÕES DOS NUCLÍDEOS

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR – A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE = BECQUEREL = MARIE E PIERRE CURIE 

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR– A NATUREZA DAS RADIAÇÕES α, β e γ

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR - OS  DETECTORES NA FASE  DE 1896 A 1936

 

Próxima postagem:

                FASE INICIAL DA ESPECIALIDADE – O CÍCLOTRON – A VÁLVULA FOTOMULTIPLICADORA O DETECTOR DE CINTILAÇÃO – OS ISÓTOPOS DO IODO – CONSOLIDAÇÃO DA ESPECIALIDADE – O DETECTOR DE POÇO

IV - A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR – OS DETECTORES NA FASE DE 1896 A 1936

OS DETECTORES EXISTENTES ENTRE 1896 E 1936

Prof. Dr. João Eduardo Irion

Faculdade de Medicina

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Médico Nuclear

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AS CHAPAS FOTOGRÁFICAS

Quando foram descobertos os raios X e a radioatividade, não existia um equipamento de detecção específico para detectar ou medir esses dois fenômenos. A descoberta de Roentgen e, a seguir, a descoberta de Becquerel fundamentaram-se nos efeitos das radiações sobre chapas fotográficos.

Joseph John Thomson, em 27 de janeiro de 1896, foi o primeiro a constatar que os raios X ionizavam o ar e, logo em seguida, na sua segunda comunicação em 9 de março desse mesmo ano, Roentgen também relatou essa propriedade da nova radiação.

O ELETROSCÓPIO DE FOLHAS DE OURO

Depois da descoberta dos raios urânicos, Becquerel e Lord Kelvin constataram que também esses raios ionizavam o ar. Esses dois pesquisadores utilizaram em suas pesquisas o eletroscópio de folhas de ouro. Esse aparelho tem uma longa história que inicia em 1600 com o eletroscópio mais antigo denominado “versorioum” que figurou no livro “De Magnet” de Giolbert, um dos pioneiros na pesquisa da eletricidade. Coube a Abraham Bennet na Philosofical Transcritions da Royal Society de Londres, a em 1785 a invenção do eletroscópio de folhas de ouro que logo em seguida foi aperfeiçoado por William Hasledine Pepys.

                                                           ELetrocópio de folha  ouro

                                      

                         Retrato de Abraham Bennet (por artista desconhecido)

O eletrocópio de folhas de ouro foi o primeiro instrumento usado para detectar a ionização produzida pelos raios x, α, β, e γ. Ele tinha a vantagem de ser um instrumento portátil que não necessitava de uma fonte elétrica de alimentação e várias vezes foi usado para localizar agulhas de rádio roubadas, perdidas ou postas acidentalmente no lixo. Há duas histórias sobre a utilidade do eletroscópio nesses tipos de buscas que podem ser lidas no texto “Tales From de Atomic Age de Paul W. Frame no site: mesmo em 1932, depois da invenção do contador Geiger-Müller,usava-se o eletroscópio de folhas de ouro.William G. Myers em 1982, na sua entrevista para a jornalista Sally .S.  Hughes relata que media amostras de fósforo-32 para que usava na tese, por meio de um eletroscópio, dizendo que uma fonte radioativa forte descarregava o aparelho rapidamente e as fontes fracas o faziam lentamente.

O ELETÔMETRO DE PIERRE E JACQUES CURIE

                                                     

 

                                                        Eletrômetro dos irmãos Curie

Madame Curie optou nas suas pesquisas por avaliar as radiações emitidas pelo urânio, tório, polônio e rádio por meio do eletrômetro inventado pelos irmãos Pierre e Jacques Curie quinze anos antes, portanto, não era um instrumento específico para detectar ou medir a radioatividade e que foi adaptado por Pierre para esse fim.

O ESPINTARISCÓPIO

O primeiro detector diretamente relacionado com a radioatividade foi o espintariscópio inventado, por acaso, por Crookes em 1903. Certo dia Crookes derramou uma amostra de rádio e ao tentar recuperá-la constatou centelhas causadas pelo impacto das partículas α numa lâmina de sulfeto de zinco. Foi assim que construiu um aparelho formado por um tubo fechado numa das extremidades por uma tela de sulfeto de zinco e equipado na outra extremidade com uma lente para detectar partículas α emitidas pelo rádio. O impacto da partícula na tela produzia cintilações e o operador, por meio da lente observava-as e as contava uma a uma.

DO ESPINTARISCÓPIO AO DETECTOR GEIGER-MÜLLER

                     

                                                  Uma versão atual do espintariscópio

Foi usando um sistema semelhante criado por Hans Geiger que Rutherfor utilizou para estudar o resultado do bombardeio de uma fina lâmina de ouro com partículas α emitidas pelo polônio. O uso do dispositivo era tedioso exigindo uma operação que só começava depois que o operador adaptasse seus olhos à escuridão pelo menos por 30 minutos. Além disso, era um trabalho cansativo e sujeito a erros, pois o operador devia usar um microscópio para contar uma a uma as centelhas na tela fluorescente.

O CONTADOR GEIGER-MÜLLER

Para evitar os inconvenientes e os erros inerentes a esse tipo de observação Hans Johannes Wilhelm Geiger começou a estudar o assunto. Em 1911, ele e Rutherford foram coinventores do predecessor do detector Geiger cuja sensibilidade permitia somente a detecção de partículas α. O detector consistia num cilindro metálico (o eletródio positivo) contendo ar com baixa pressão e uma haste metálica central (o eletródio negativo). A passagem de uma partícula α causava uma avalanche de íons produzindo uma corrente entre os eletródios.

                           

                                         Esquema do contador Geiger-Müller

Em 1928, Geiger e seu aluno Walther Müller aperfeiçoaram o aparelho. A partir daí o detector passou a ser conhecido como detector Geiger-Müller e se tornou o equipamento portátil de detecção mais comumente usado. Em 1947, o físico americano Sidney H. Liebson usou halogênio no detector, permitido que ele passasse a trabalhar com menor tensão e aumentando seu tempo de vida. Esse aperfeiçoamento está na versão atual do detector.

A CÂMERA DE WILSON

Em 1880, o engenheiro escocês John Aitken produziu pequenas nuvens numa câmera fechada e com vapor d’água usando um método que foi sugerido na França por Coulier and Mascart. Aitken constatou que as nuvens se formam somente se o ar contiver poeira porque os grãos de pó agem como núcleo de condenação do vapor de água para formar gotículas de água.

Em 1894, o físico e meteorologista de Cavendish, Charles Thomson Rees Wilson  (Prêmio Nobel de Física de 1927), começou pesquisar a formação de nuvens, usando o método de Aitken. Wilson montou uma câmera de expansão de ar, que passou  a ser conhecida como Câmera de Wilson ou câmera de nuvens e fez uma descoberta inesperada: mesmo quando com o ar da câmara livre de poeira, quando a expansão superava 1,25 do volume, apareciam gotículas causadas pela condensação, ainda que a experiência fosse repetida muitas vezes. Esse fato levou Wilson a concluir que a condensação do vapor estava ocorrendo porque uma fonte inesgotável repunha um tipo desconhecido de núcleos invisíveis de condensação.

Wilson atribuiu a formação das gotículas tendo como núcleo partículas ou íons eletricamente carregados que podiam existir no ar mesmo depois de filtrado para eliminar os grãos de pó. Para testar essa idéia, Wilson expôs o ar da câmara de nuvens aos raios X. A câmara passou a mostrar, com a presença de raios X, uma densa nuvem de gotas formando um verdadeiro nevoeiro

Em 1897, Wilson fez experiências com a radiação do urânio e verificou os mesmos efeitos produzidos pelos raios X. Ele sugeriu que nesse tipo de exposição os núcleos de condensação eram íons livres cuja carga estimulava a formação de gotas. Para provar que os núcleos de condensação eram íons carregados, Wilson submeteu a câmera a um campo elétrico o qual, mesmo com pequena intensidade, eliminava rapidamente os íons formados.

Wilson demonstrou que o ar normal está permanentemente com discreta ionização e pensou que essa ionização era uma propriedade do ar. Só depois de 1922, Hess mostrou que a carga no ar atmosférico era causada pelos raios cósmicos oriundos de fora de nossa atmosfera.

Em 1910, Wilson decidiu usar a câmera para documentar os traçados das partículas ionizadas em movimento. Uma partícula ionizada deixa um traço de íons na sua passagem, formando gotículas que mostram sua trajetória. Wilson construiu uma nova câmera na primavera de 1911 e apresentou as primeiras fotografias à Royal Society. A seguir, Wilson modificou a câmera para que funcionasse sem que houvesse turbulência de ar no seu interior para evitar distorções nos traçados. Ele protegeu a câmera por meio de um campo elétrico externo para eliminar toda a ionização do ar pelo que, hoje sabemos, é causada pelos raios cósmicos e, assim, fotografou somente os traçados na trajetória das radiações estudadas. Essa câmera fotografava íons formados num tempo de um quadragésimo de segundo depois da passagem do íon. Com essa câmera foram estudados as trajetórias das radiações alfa (que forma linhas retas espessas), beta (que forma linha retas finas), gama e X (que formam nuvens compostas por trajetos irregulares).

                                    

                                                      Esquema da Câmera de Wilson

Wilson descreveu a nova câmera para Royal Society em 1912. A nova câmera de nuvens é, em resumo, um cilindro de vidro com 16,5 cm de diâmetro e 3,4 cm de profundidade. Suas paredes são revestidas com gelatina, com a base pintada de preto para fornecer um fundo negro para as fotografias. O assoalho da câmera é fixado ao topo de um êmbolo de latão, que pode deslizar livremente no interior de um cilindro externo, também de latão. Em tudo isso, encontra-se uma fina camada de água para manter o ar saturado com vapor.

  

Câmera Gama no Museu de Cavendish

Rutherford referiu-se à câmera de nuvens como “the most original and wonderful instrument in scientific history”.

Como veremos mais adiante nessa exposição, a câmera de Wilson foi o primeiro instrumento usado para a medida da radioatividade aplicada a um ser humano na experiência realizada em 1925 por Hermann L. Blumgart.

Em associação com Wilson, as câmeras de nuvens passaram a ser fabricadas comercialmente pela The Cambridge Scientific Instruments Company e permaneceram como o principal detector nos estudos dos traçados de trajetória de partículas e raios γ e até a invenção das câmara de bolha em 1950.

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HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO –

ONDAS DE CHOQUE - RUÍDO E SOM - PERCUSSÃO E AUSCULTA.

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNOSTICO MÉDICO = ONDAS DE CHOQUE - PULSO E PRESSÃO ARTERIAL.

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HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

A HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO - AS PRIMEIRAS RADIOGRAFIAS, A CHEGADA DOS RAIOS X NO BRASIL - OS RAIOS X NAS GUERRAS - A HISTÓRIA DA EVOLUÇÃO DOS TUBOS DE RAIOS X - A HISTÓRIA DA FLUOROSCOPIA - A HISTÓRIA DA ABREUGRAFIA

A HISTÓRIA DOS FILMES RADIOGRÁFICOS

A HISTÓRIA DOS ÉCRANS REFORÇADORES

A HISTÓRIA DO DIAFRAGMA POTTER-BUCKY

A HISTÓRIA DOS MEIOS DE CONTRASTE EM RADIOLOGIA

A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA CONVENCIONAL – A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

 MEDICINA NUCLEAR – PRIMEIRA PARTE = INTRODUÇÃO = CLASSIFICAÇÕES DOS ELEMENTOS= CLASSIFICAÇÕES DOS NUCLÍDEOS

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR – A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE = BECQUEREL = MARIE E PIERRE CURIE 

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR– A NATUREZA DAS RADIAÇÕES α, β e γ

 

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A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR– O CONCEITO DE RADIOTRAÇADOR

A HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO = MEDICINA NUCLEAR – TERCEIRA PARTE A NATUREZA DAS RADIAÇÕES α, β e γ

A NATUREZA DAS RADIAÇÕES  ALFA, BETA E GAMA

Prof. Dr. João Eduardo Irion

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Depois das descobertas dos Curies, outros cientistas começaram a investigar a radioatividade para tentar explicá-la. A identificação da natureza das radiações emitidas pelo urânio e pelo tório foi gradual.

No início de 1899, Rutherford usou um écran fluorescente para descobrir que os elementos radioativos emitiam dois tipos de raios, o primeiro, com pequeno poder de penetração, que chamou de raios α, e o segundo, mais penetrante, ao qual denominou raios β.

No final de 1899, Fritz Geisel desviou as radiações do polônio com um ímã e demonstrou que o desvio as diferenciava dos raios X. No mesmo ano, o casal Curie, por meio de um ímã, verificou que a radiação β era defletida num sentido que indicava ter carga negativa tal qual os raios catódios. Eles não conseguiram desviar pelo ímã a trajetória dos raios α, fato posteriormente atribuído à grande massa dessa radiação. Mais tarde, eles confirmaram o fato por medidas elétricas e assim demonstraram que tal raio era semelhante aos raios catódios.

Em 1900, Frederic Ernest Dorn conseguiu desviar os raios β. No mesmo ano, Paul Ulrich Villard demonstrou que os raios não desviáveis eram de dois tipos, um pouco penetrante, os raios α e outro, muito penetrante. Essa última radiação não era desviada tanto pelo campo elétrico como pelo campo magnético e, portanto, eram de natureza similar aos raios X.

Em 1903, Rutherford batizou a radiação de Villard com o nome de raios γ e dessa data em diante ficou claro que os materiais radioativos emitem três tipos de radiação: o radiação α (posteriormente chamado de partícula α) que Rutherford provou tratar-se de núcleos de hélio duplamente ionizados, os raios β (posteriormente chamado de partícula β, equivalentes a elétrons) e o raio γ (radiação eletromagnética), ficando definida a natureza de cada uma delas.

O RADÔNIO

Em 1899, Pierre e Marie Curie observaram que as substâncias nas vizinhanças do rádio se tornavam radioativas por um tempo longo (um mês) e consideraram que essa radioatividade era induzida pelo rádio nas substâncias vizinhas. No mesmo ano, Robert G. Owen, professor de engenharia junto de Ernest Rutherford na McGil University em Montreal, descobriu que a radioatividade do óxido de tório não era constante. Ernest Rutherford chamou de “emanação” o fenômeno relacionado com o rádio e com o tório. Em 1901, Ernest Rutherford e Brooks concluíram que o tório emite um gás radioativo que mantém sua radioatividade por alguns minutos. Em 1903, Fritz Geisel e André-Louis Debierne encontraram emanação também no actínio.

Entendendo-se que cada emanação era um elemento, foram sugeridos vários nomes para eles: exradio, extório e exactíneo (1904), radon, toron e actinon (1918), radeon, toreon e actineon (1919), radon toron e actinon (1920).

Em 1910, Sir William Ramsay isolou o radon e descobriu que ele era o gás mais pesado, quimicamente inerte, e sugeriu para ele o nome “Niton” com o símbolo Nt. Depois que Frederic Soddy estabeleceu o conceito de isótopo, constatou-se que os três tipos de emanações eram, na verdade, isótopo de um só elemento. Assim o isótopo radon era o ²²²Nt e correspondia à emanação do rádio, o isótopo ²²⁰Nt correspondia a emanação do tório e o isótopo ²¹⁹Nt era a emanação do actíneo. Depois o International Comitee for Chemical Elements e a Union Ineternational de Chemie Purê et Apliqueé escolheram o nome de radon com símbolo Rd para o elemento porque é regra a escolha do nome do isótopo que tem a meia vida mais longa.

AS TRANSMUTAÇÕES

                                            Ilustração 1 - Ernest Ruterford

A descoberta do radon e de seus isótopos foi decisiva para Ernest Rutherford criar o conceito de transmutação natural e o conceito de meia vida, ambos de grande importância em Medicina Nuclear.

                              Ilustração 2 Esquema da desintegração do rádio segundo Rutherford

Em 1902, Ernst Rutherford e Frederick Soddy publicaram o trabalho “As causas da radioatividade natural” que contém a teoria da desintegração atômica e a estrutura do núcleo atômico na formação dos elementos.

Em 1919, Ernest Rutherford estudou a dispersão de partículas α oriundas do radon, fazendo-as incidir numa lâmina de ouro. Desse estudo resultou o novo modelo planetário de átomo onde a carga elétrica positiva está concentrada no núcleo e a carga elétrica negativa numa atmosfera eletrônica, havendo entre o núcleo e os elétrons grandes espaços vazios. Ele também criou os termos próton, neutro e elétron.

A primeira transmutação artificial foi obtida por Ernest Rutherford em 1917, bombardeando nitrogênio com as partículas α emitidas pelo polônio e com isso as partículas conseguiram introduzir-se no núcleo do nitrogênio que, após a reação nuclear, converteu-se em oxigênio.

A HISTÓRIA DO CÍCLOTRON

O físico americano Ernest Lawrence, Professor na Universidade de Califórnia em Berkeley (Prêmio Nobel de Física de 1939), foi o inventor do cíclotron e o patenteou em 1934.

                                                Ilustração 3 esquema do cíclotron

Na conferência que fez quando recebeu o Prêmio Nobel, ele contou que um dia, em 1929, folheando uma revista alemã de engenharia na biblioteca da Universidade, encontrou o artigo do engenheiro norueguês Rolf Winderöe, onde estava o esquema de um aparelho destinado a acelerar íons positivos. Tratava-se de um tubo retilíneo com eletródios cilíndricos dipostos em linha nos quais eram aplicadas voltagens oscilantes controladas por radiofrequência para acelerar a partícula na medida em que passassem por eles.

                               

                                                            Ilustração 4 Ernest Lawrence

Para evitar o inconveniente de um tubo longo com alto vácuo equipado com grande número de eletródios, Lawrence pensou usar uma câmara circular de aceleração, dotada de alto vácuo e colocada entre os pólos de um eletroímã. Dessa forma, o campo magnético obrigaria os íons a descrever um movimento circular, passando entre dois eletródios semicirculares (com a forma da letra “D” maiúscula) conectados a um campo elétrico onde a voltagem é alternada por determinada frequência, hoje conhecida como “frequência do cíclotron”. A alternância da voltagem aumenta a velocidade dos íons a cada passagem pelos eletródios, e o feixe de partícula adquire cada vez mais energia e assim passa a descrever um movimento em espiral. No final do trajeto, o feixe de partículas com alta energia é defletido para ser dirigido para um alvo.

O primeiro protótipo da máquina (que recebeu o nome de cíclotron) foi construído na primavera de 1930 com o auxílio do estudante de graduação Nels Edlefsen. A seguir, outro estudante, M. Stanley Livingston, construiu o primeiro cíclotron operacional com diâmetro de 4, 5 polegadas e, assim, cabia na palma da mão. Para isso usou cobre, fios, lacre e vidro e seu custo foi da ordem de 25 dólares. Essa pequena máquina usava um potencial da ordem de 1.000 Volts para acelerar prótons, elevando sua energia para 80.000 eletronvolts. Com o sucesso da primeira máquina, Lawrence, pretendendo acelerar prótons a 1.000.000 de eletrovolts, começou a construir máquinas maiores: de 11 polegadas (1931), depois de 27 (1932), 37 (1937), 60 (1939). Em 1940, foi discutida a proposta de Lawrene para a construção de um cíclotron de 187 polegadas comum ímã, pesando 4.500 toneladas e orçado em 2.650.000,00 dólares.

A RADIOATIVIDADE ARTIFICIAL

                                         

                                                       Ilustração 5 Irène e Frederick Joliot (1934)

Em 15 de Janeiro de 1934, Irène Curie e seu marido Frederic Juliot conseguiram a transmutação de elementos estáveis em isótopos radioativos. Eles fizeram isso bombardeando alumínio com partículas α segundo a reação

²⁷Al + ⁴He → ³⁰P + ¹n.

³⁰P→³⁰Si ⁺ β + (neutrino)

Eles  deduziram que a  nova radiação provinha de um isótopo do fóssforo  que Irène, com seus conhecimentos de química isolou o fósforo do alumínio e verificou  que o novo elemento tinha uma meia vida de 2,5 minutos . Joliot sugeriu o prefixo “radioativo” para distinguir isótopos instáveis de isótopos estáveis.

Eles obtiveram resultados similares com boro e magnésio.

Essa descoberta gerou a possibilidade de criação rápida de materiais radioativos artificiais e baratos para diversos fins inclusive para uso em Medicina Nuclear. Por essa descoberta, eles receberam o Prêmio Nobel de Física de 1935. Foi Joliot quem propôs o uso do prefixo “radio” para distinguir os isótopos radioativos dos isótopos estáveis.

Depois de ler o trabalho de Joliot e de Irene na revista “Nature”, Enrico Fermi, em Roma, resolveu obter novos isótopos sem as limitações inerentes ao bombardeio com partículas α. Ele produziu nêutrons pela reação do radônio com o berilo usando parafina e para desacelerar essas partículas. Foi com essa fonte de neutros lentos que Fermi bombardeou cerca de 60 elementos e, três meses depois, relatou na Revista “Nature” a produção de 14 novos radioelementos.

Em fevereiro de 1934, havia 3 radioisótopos artificiais produzidos pelo casal Joliot e Irene, logo depois mais 14 produzidos por Fermi e já no fim desse ano existiam 40 isótopos artificiais.

A partir da descoberta da radioatividade artificial pelo casal Joliot e Irène e a invenção do cíclotron tornou-se possível a produção de materiais radioativos artificiais de baixo peso atômico e por baixo custo, dispensando a eliminação difícil e cara de elementos radioativos naturais dos respectivos nuclídeos estáveis, tornando possível o uso de isótopos radioativos em medicina.

Dez anos depois da invenção do cíclotron, reatores começaram a operar. Em 1946, Oak Ridge começou a fornecer radioisótopos para uso em medicina.

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HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO –

ONDAS DE CHOQUE - RUÍDO E SOM - PERCUSSÃO E AUSCULTA.

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNOSTICO MÉDICO = ONDAS DE CHOQUE - PULSO E PRESSÃO ARTERIAL.

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO = RAIOS X

HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

A HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO - AS PRIMEIRAS RADIOGRAFIAS, A CHEGADA DOS RAIOS X NO BRASIL - OS RAIOS X NAS GUERRAS - A HISTÓRIA DA EVOLUÇÃO DOS TUBOS DE RAIOS X - A HISTÓRIA DA FLUOROSCOPIA - A HISTÓRIA DA ABREUGRAFIA

A HISTÓRIA DOS FILMES RADIOGRÁFICOS

A HISTÓRIA DOS ÉCRANS REFORÇADORES

A HISTÓRIA DO DIAFRAGMA POTTER-BUCKY

A HISTÓRIA DOS MEIOS DE CONTRASTE EM RADIOLOGIA

A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA CONVENCIONAL – A HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

 MEDICINA NUCLEAR – PRIMEIRA PARTE = INTRODUÇÃO = CLASSIFICAÇÕES DOS ELEMENTOS= CLASSIFICAÇÕES DOS NUCLÍDEOS

A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR – A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE = BECQUEREL = MARIE E PIERRE CURIE 

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A HISTÓRIA DA MEDICINA NUCLEAR – OS  DETECTORES NA FASE  DE 1896 A 1936

A HISTÓRIA DAS RADIAÇÕES NO DIAGNÓSTICO MÉDICO – MEDICINA NUCLEAR – SEGUNDA PARTE = BECQUEREL E OS RAIOS URÂNICOS = O CASAL CURIE E A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE

A DESC0BERTA DA RADIOATIVIDADE

Prof. Dr. João Eduardo Irion

Médico Nuclear

do Serviço de Medicina Nuclear de Santa Maria

jirion @terra.com.br

joaoeduirion.blogspot.com.br

OS RAIOS URÂNICOS OU RAIOS DE BECQUEREL

Atribuem a descoberta da radioatividade a Antoine Becqueral, mas há quem o conteste porque quarenta anos antes dele, em 1857, Claude-Felix-Abel Niepce de Saint-Victor constatou que sais de urânio impressionavam chapas fotográficas. Saint-Victor relatou à Academia Francesa de Ciências que a “luz” emitida pelos sais não correspondia à fluorescência ou fosforescência, porque o efeito também ocorria após longo tempo depois de cessada a exposição dos sais à luz do sol.

Michel Eugène Chevreul, chefe de Niépce de Saint-Victor considerou o fenômeno como uma descoberta fundamental ("une découverte capitale"), declarando que os sais de urânio mantinham seu poder de impressionar chapas fotográficas ainda que permanecessem seis meses na completa escuridão ("encore actif six mois après son insolation").

Nos tubos de Crookes usados por Roentgen e pelos pesquisadores da época da descoberta dos raios X, o vidro da ampola situado à frente no cátodo tornava-se fluorescente no momento da emissão dos raios, porque esse local do vidro luminoso era o foco de onde se originava a radiação.

A coincidência entre o local de fluorescência do vidro com o foco de emissão dos raios X chamou a atenção do matemático e físico francês Jules Henri Poincaré. Ele expôs sua opinião sobre a origem dos raios X à Academia Francesa de Ciências usando as seguintes palavras:

“É, portanto, o vidro que emite os raios de Roentgen, e ele os emite tornando-se fluorescentes. Podemos nos perguntar se todos os corpos cuja fluorescência seja suficientemente intensa não emitiriam, além dos raios luminosos, os raios X de Roentgen, qualquer que seja a causa de sua fluorescência. Os fenômenos não seriam então associados a uma causa elétrica. Isso não é muito provável, mas é possível, sem dúvida, fácil de verificar”.

A autoridade de Poincaré levou imediatamente ao aparecimento de vários trabalhos sobre fluorescência, Entre eles, os trabalhos de autoria de Nordon, Moreau, Benoist, Hurmuszescu e, principalmente, os trabalhos de Charles Henry e de G. H. Nieweeglowki, e a maioria deles parecia confirmar a hipótese de Poincaré.

                                 

                                             Ilustração 1: Antoine Becquerel

Antoine Henri Becquerel, físico francês, interessou-se pela conjectura proposta por Poincaré e resolveu pesquisar o assunto. Em 24 de fevereiro de 1896, quatro meses depois da descoberta dos raios X, Becquerel fez à Academia sua primeira comunicação. Seu trabalho registra que a colocação de uma amostra de sulfato duplo de uranila e potássio sobre uma chapa fotográfica devidamente protegida da luz e se o conjunto é exposto ao sol durante várias horas, impressiona a chapa fotográfica que então apresenta uma mancha escura correspondente à posição do sal. Ele também relatou que a colocação de uma moeda ou de uma chapa metálica perfurada entre o sal e a chapa, a imagem desses objetos é registrada no negativo. Com isso Becquerel conclui:

“Pode-se concluir dessas experiências que a substância fosforescente em questão emite radiações que penetram o papel opaco à luz e reduzem os sais de prata”.

No dia 2 março de 1896, Becquerel fez a segunda comunicação na qual afirma que a radiação emitida pelo urânio é menos penetrante que os raios X e que tal radiação existe quando o sal de urânio é iluminado tanto diretamente pela luz do sol, como pela luz refletida ou refratada.

Ele assinala que, mesmo no escuro, o material continua a sensibilizar as chapas, usando as seguintes palavras:

 “Eis de que maneira fui levado a fazer essa observação: dentre as experiências precedentes, algumas foram preparadas na quarta-feira, 26, e na quinta-feira, 27 fevereiro, e como, nesses dias o sol apareceu apenas de modo intermitente, conservei as experiências que havia preparado e coloquei as placas com os envoltórios na obscuridade de uma gaveta de um móvel, deixando as lâminas de sal de urânio em seu lugar. Como o sol não apareceu de novo nos dias seguintes, revelei as placas fotográficas em 1º de março, esperando encontrar imagens muito fracas. Ao contrário, as silhuetas apareceram com grande intensidade.”

Como o fato chamou a atenção, Becquerel relata que resolveu fazer duas contraprovas. Na primeira, colocou no fundo de uma caixa de papelão opaco à luz sais de urânio sobre a chapa e manteve o conjunto dentro de uma gaveta. Na segunda, protegeu a chapa fotográfica envolvendo-a com alumínio e sobre essa capa colocou o sal de urânio. Os dois conjuntos foram fechados numa caixa de papelão e colocados dentro de uma gaveta. Após cinco horas, a chapa foi revelada e constatou que as chapas continuavam a ser impressionadas e que, no caso do invólucro com alumínio a ação era nítida, mas enfraquecida.

Nesse trabalho Becquerel informa:

“É importante notar que esse fenômeno não parece ser atribuído a radiações luminosas emitidas por fosforescência, já que após 1/100 de segundo essas radiações se tornam tão fracas que são quase imperceptíveis”.

E prossegue:

“Uma hipótese que surge muito naturalmente ao espírito seria a suposição de que essas radiações, cujos efeitos possuem uma forte analogia com os efeitos produzidos pelas radiações estudadas por Lenard e Roentgen, poderiam ser radiações invisíveis emitidas por fosforescência, cuja duração de persistência fosse infinitamente maior do que as radiações luminosas emitidas por essas substâncias. No entanto, as experiências presentes, sem serem contrárias a essa hipótese, não permitem formulá-la”.

No dia 9 de março de 1896, Becquerel apresentou a terceira comunicação à Academia, informando que os raios urânicos, assim como os raios X, são capazes de descarregar um eletroscópio. Assinala também que os raios urânicos se refletem em superfícies metálicas e se refratam no vidro comum e sensibilizam as chapas fotográficas mesmo quando guardados no escuro por sete dias.

A quarta comunicação de Becquerel foi feita no dia 23 de março de 1896 para informar que os mesmos sais de urânio que não têm propriedade de luminescência impressionam chapas fotográficas e que as radiações emitidas parecem não ter ligação com fosforescência ou fluorescência visível. Foi então que o físico inglês Silvanus Thompson criou o termo “hiperfosforescência” para ser aplicado à fosforescência invisível (que não existe) e para justificar a absorção de energia luminosa por um sal, onde se acumula e passa a ser liberada lentamente.

No seu último trabalho, apresentado em 18 de maio, Becquerel testou uma amostra de urânio metálico, preparada pelo químico Moissan, e verificou que o urânio puro emite radiações e, equivocadamente, concluiu que esse era o primeiro caso de um metal que apresentava fosforescência invisível.

Os raios descritos, sem que se determinasse sua natureza, passaram a ser conhecidos como raios urânicos ou raios de Becquerel. Becquerel acreditava na reflexão, difração e reflexão desses raios e por isso eram semelhantes à luz e diferentes dos raios X.

O CASAL CURIE E O CONCEITO DE RADIOATIVIDADE

Madame Curie descobriu dois novos elementos

químicos, o Polônio e o Radio, e seu trabalho foi decisivo

para o início da utilização da energia nuclear na medicina.

Em 1897, diversos pesquisadores com eletroscópios descobriram que os raios X tornavam o ar condutor de eletricidade. Joseph John Thomson em 27 de janeiro de 1986, fez a primeira comunicação sobre essa propriedade da nova radiação, seguida, em 9 de março, pelo próprio Roentgen com um trabalho sobre o mesmo tema. Becquerel e Lord Kelvin constataram que também os raios urânicos ionizavam o ar.

Três meses antes de Maria Curie, na Alemanha, Gerhard C. Schmidt usou o método elétrico e constatou que, além do urânio, o tório também emitia radiações.

No final do ano de 1898, Marie Curie iniciou, em uma pequena sala da École Municipale de Physique et de Chimie Industrielles, o estudo dos raios urânicos como tema de sua tese de doutoramento, usando um método elétrico de medida no lugar da chapas fotográficas utilizadas por Becquerel.

O aparelho escolhido para medir a ionização foi o eletrômetro de precisão, inventado quinze anos antes por Pierre Curie e Jacques Curie, seu irmão mais velho, baseado no efeito piezoelétrico e que era um equipamento com sensibilidade suficiente para medir correntes elétricas extremamente baixas.

A nova forma de medir radiação significou uma notável inovação na pesquisa, com a passagem da um método qualitativo (a fotografia) para um método quantitativo, com a vantagem do último fornecer resultados imediatos, precisos e comparáveis entre si. Além disso, Marie evitou os erros inerentes ao método fotográfico, tais como a demora nos resultados e a influência dos processos químicos de revelação, da pressão, da temperatura e da qualidade dos reagentes e de outros fatores de difícil controle, como ela disse:

“No lugar de fazer esses corpos agir sobre chapas fotográficas, eu preferi determinar a intensidade de sua radiação medindo a condutividade do ar exposto à ação dos raios”.

Existem três cadernos do casal Curie com anotações das experiências realizadas entre 1897 a 1900 e neles constam dados importantes. Os assentamentos nos cadernos indicam que Marie iniciou seu trabalho em 16 de dezembro de 1897, começando por aprender a dominar a técnica de medida com o eletrômetro, seguido pela medida da radiação dos compostos de urânio (oxido de urânio, uranato de amônia) e o urânio metálico, registrando as seguintes principais constatações:

- todos eles emitem radiação;

- o aquecimento não aumenta a intensidade da radiação do urânio;

- a luz e a exposição aos raios X não aumentam a radiação do urânio;

- a absorção dos raios urânicos pelo alumínio é maior do que a absorção dos raios x e por isso os raios urânicos se comparam como raios X moles;

- a emissão de radiação é proporcional ao volume da amostra,  isto é, à quantidade de urânio presente;

- a emissão de radiação não depende de propriedades moleculares porque não sofre influência da luz, da exposição ao sol, da variação de temperatura, da dissolução em água, da adição de impurezas, da forma física (estado sólido, líquido, em pó e outras) ou por reações químicas.

                                    

                                                  Ilustração 2: Marie Curie

Marie examinou grande numero de metais disponíveis na Escola de Física e Química Industrial. Ela constatou, com o eletrômetro, que nenhuma delas emitia radiação ionizante.

Na etapa seguinte, quando passou a examinar minérios, ela constatou que o mineral esquinita que contém tório, mas que não contém urânio emitia radiações. Sua descoberta da emissão de raios pelo tório aconteceu semanas depois da mesma descoberta feita por Schmidt, mas foi além porque constatou que a radioatividade do tório era maior do que a radioatividade do urânio metálico.

O conjunto de propriedades relatadas e a descoberta da radioatividade no tório levaram Marie Curie à convicção de que a radiação não era exclusiva do urânio e, como não estava entre as propriedades das moléculas, deveria ser propriedade do átomo. Foi assim que cunhou a palavra “radioatividade” para designar o fenômeno. O neologismo que constou do relatório de Marie Curie com o título “Rayons émis par lés composés de l’uranium et du thorium”, foi lido na Academia Francesa de Ciências em 12 de abril de 1898 pelo Professor Gabriel Lippmann, porque a autora não fazia parte da instituição por ser mulher. Consta do trabalho:

“Os raios urânicos foram frequentemente chamados de raios de Becquerel. Pode-se generalizar esse nome, aplicando-o não apenas aos raios urânicos, mas também aos raios tóricos e a todas as radiações semelhantes. Chamarei “radioativas” a todas as substâncias que emitem raios de Becquerel. O nome de “hiperfosforescência” que foi proposto para esse fenômeno, parece-me dar uma falsa ideia de sua natureza”

O passo seguinte na pesquisa foi verificar se outras substâncias emitiam radiações e para isso Marie examinou amostras de substâncias químicas puras fornecidas pelos químicos e nelas não constatou resultados significativos.

A seguir a pesquisa voltou-se para a avaliação da emissão de radiações pelos minérios de urânio. Em 17 de fevereiro de 1898, o exame da calcolita (fosfato cristalizado de cobre e urânio) mostrou que esse mineral era duas vezes mais radioativo que o urânio puro. Em 18 de fevereiro, a pechblenda (minério que contém óxido de urânio, cerca de 30 outros elementos)  mostrou radioatividade quatro vezes mais intensa do que o urânio metálico.

O fato de a calcolita natural ser duas vezes mais ativa do que o urânio metálico contrastava com os resultados anteriores que indicavam que a intensidade de radiação era proporcional à quantidade de tório ou de urânio existente nos compostos. Para verificar se esse resultado era devido à natureza química dos materiais, Madame Curie sintetizou a calcolita, usando substâncias químicas puras e constatou que a calcolita sintética também era ativa, porém sua radioatividade era menor do que a calcolita mineral.

Esses três fatos levaram à hipótese de que os minerais examinados podiam conter pequenas quantidades de algum elemento ainda desconhecido e mais radioativo que o urânio.

A partir desse instante, Pierre abandonou suas pesquisas e dedicou-se ao trabalho junto com Marie para isolarem, por meios químicos, essa substância desconhecida.

Em 18 de julho de 1898, depois de extrair todo o urânio e todo o tório da pechblenda, o resíduo permaneceu radioativo e, com métodos químicos, os Curies obtiveram um novo material cujo comportamento químico era similar ao bismuto, mas que tinha radioatividade 400 vezes maior que a do urânio puro. Esse novo elemento foi batizado com o nome de “polônio” em homenagem à terra natal de Marie Curie. A descoberta do polônio foi relatada em julho de 1968 no trabalho “Sur une nouvelle substance radio-ative, contenue dans la pechblende”.

Em dezembro de 1898, continuando a investigação do resíduo do minério foi isolado outro elemento com propriedades químicas similares às propriedades do bário, e cuja atividade medida era um milhão de vezes maior do que a mesma quantidade de urânio puro. A quantidade desse novo material era extremamente pequena no resíduo e por isso foi preciso tratar uma tonelada de resíduo para a extração de 0,2 a 0,3 g de rádio. O casal Curie deu o nome de rádio (do latim – raio) a esse novo elemento. [1] A descoberta do rádio foi comunicada no trabalho “Sur une nouvelle substance fortement radioactive, contenue dans la pechblende”.

O casal Curie não conseguiu isolar o polônio do bismuto, porém em 1900 Crookes, por meio da espectroscopia, confirmou existência desse novo elemento.. Após três anos de trabalho, eles isolaram o rádio do bário e obtiveram 0,1 g de cloreto de rádio quase puro e com essa amostra foi possível determinar o peso atômico do rádio em aproximadamente 225. Eugène Demarçay, químico especialista em espectroscopia que trabalhava na Escola, demonstrou as raias espectrais do rádio, mas não conseguiu obter o espectro do polônio. É possível que o fracasso no isolamento do polônio puro e a demonstração do seu espectro se devem ao fato de que esse elemento tem uma meia vida curta de apenas 138 dias.

O trabalho sobre a descoberta do rádio foi lido na Academia de Ciências de Paris um dia depois do Natal, em 26 de dezembro de 1898.

Considerando a radiação emitida pelo urânio, tório, polônio e rádio como uma propriedade do átomo, sem relação com o estado físico ou químico (que caracterizam as propriedades das moléculas), Maria Curie tentou explicar como um átomo poderia estar continuamente emitindo energia sem uma fonte permanente de abastecimento. Foi assim que formulou a seguinte hipótese para explicar a origem da energia que é continuamente emitida pelo urânio e pelo tório:

“Para interpretar a radiação espontânea do urânio e tório poder-se-ia imaginar que o espaço está constantemente atravessado por raios análogos aos raios de Roentgen, porém mais penetrantes e que só poderiam ser absorvidos por certos elementos de grande peso atômico, tais como o urânio e o tório”.

A RADIOATIVIDADE E O PRÊMIO NOBEL

                                

                      Ilustração 3: Selo sueco da série comemorativa de Prêmios Nobel 

Antoine Henri Becquerel, Pierre Curie e Marie Curie receberam o prêmio Nobel de Física de 1903 pela descoberta da radioatividade. Em 1911, Marie Curie recebeu o Prêmio Nobel de Química pela descoberta do rádio.

MARIE CURIE

            Ilustração 4: Assinatura de Marie Curie usando o apelido polonês – Manya

Marie Curie criou o termo radioatividade; descobriu o polônio e o rádio; foi a primeira mulher da Europa a receber o grau de Doutora em Ciência; única mulher que recebeu dois Prêmios Nobel; a primeira mulher a lecionar e ter um laboratório na Universidade de Sorbonne em Paris (1908); a primeira Diretoras do Instituto de Rádio de Paris (1918); eleita para a Academia Francesa de Medicina (1922); recebeu 15 medalhas e outros 19 graus e honras; a primeira mulher que recebeu a Medalha de Ouro da Radiological Society of North America (1922), e a Medalha do American College of Radiology (1931); a primeira mãe agraciada com Prêmio Nobel cuja filha Irène recebeu o Prêmio Nobel de Química (1935), a primeira mulher que, por seus méritos, tem seus restos mortais, juntos com o de Pierre no Panteon de Paris. Maire Curie morreu de anemia aplástica vítima da radiação em Sallanches, França e 4 de julho de 1934.

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[1] Mais tarde M. Debierne isolou do mesmo resíduo da pechbenda o elemento para qual deu o nome de actínio.