Fósforo-32

Fósforo-32 (³²P) es un isótopo radiactivo del fósforo. El núcleo del fósforo-32 contiene 15 protones y 17 neutrones, un neutrón más que el isótopo más común del fósforo, el fósforo-31. El fósforo-32 sólo existe en pequeñas cantidades en la Tierra, ya que tiene una vida media corta de 14 días y, por lo tanto, se desintegra rápidamente.

El fósforo se encuentra en muchas moléculas orgánicas, por lo que el fósforo-32 tiene muchas aplicaciones en medicina, bioquímica y biología molecular, donde puede usarse para rastrear moléculas fosforiladas (por ejemplo, para dilucidar rutas metabólicas) y marcar radiactivamente el ADN.

Decadencia

El fósforo-32 tiene una vida media corta de 14,268 días y se desintegra en azufre-32 mediante desintegración beta, como se muestra en esta ecuación nuclear:

32 15P

→

32 16S1+

+

e)

+

.

De esta desintegración se liberan 1,709 MeV de energía. La energía cinética del electrón varía con un promedio de aproximadamente 0,5 MeV y el resto de la energía es transportada por el antineutrino electrónico casi indetectable. En comparación con otros nucleidos emisores de radiación beta, el electrón tiene una energía moderada. Está bloqueado por aproximadamente 1 m de aire o 5 mm de vidrio acrílico.

El núcleo de azufre-32 producido está en estado fundamental, por lo que no hay emisión adicional de rayos gamma.

Producción

El fósforo-32 tiene usos importantes en medicina, bioquímica y biología molecular. Sólo existe de forma natural en la Tierra en cantidades muy pequeñas y su corta vida media significa que hay que producir cantidades útiles de forma sintética. El fósforo-32 se puede generar sintéticamente mediante la irradiación de azufre-32 con neutrones moderadamente rápidos, como se muestra en esta ecuación nuclear:

32 16S

+

n

→

32 15P +

p

El núcleo de azufre-32 captura el neutrón y emite un protón, reduciendo el número atómico en uno mientras mantiene el número másico de 32.

Esta reacción también se ha utilizado para determinar el rendimiento de las armas nucleares.

Usos

El fósforo es abundante en los sistemas biológicos y, como un isótopo radiactivo es casi químicamente idéntico a los isótopos estables del mismo elemento, el fósforo-32 se puede utilizar para marcar moléculas biológicas. La radiación beta emitida por el fósforo-32 es lo suficientemente penetrante como para ser detectada fuera del organismo o tejido que se está analizando.

Medicina nuclear

Muchos radioisótopos se utilizan como trazadores en medicina nuclear, incluidos el yodo-131, el fósforo-32 y el tecnecio-99m. El fósforo-32 es de particular utilidad en la identificación de tumores malignos porque las células cancerosas tienden a acumular más fosfato que las células normales. La ubicación del fósforo-32 se puede rastrear desde fuera del cuerpo para identificar la ubicación de tumores potencialmente malignos.

La radiación emitida por el fósforo-32 se puede utilizar con fines terapéuticos y de diagnóstico. Se ha explorado el uso de fosfato crómico ³²P como posible agente quimioterapéutico para tratar el cáncer de ovario diseminado. En esta situación, son los efectos tóxicos a largo plazo de la radiación beta del fósforo-32 que se acumula en las células cancerosas los que tienen el efecto terapéutico. El fósforo-32 se utiliza ampliamente para la detección y el tratamiento del cáncer, especialmente de ojos y piel.

Bioquímica y biología molecular

Las vías metabólicas de los organismos utilizan ampliamente el fósforo en la generación de diferentes biomoléculas dentro de la célula. El fósforo-32 se utiliza para analizar vías metabólicas en experimentos de persecución de pulsos en los que un cultivo de células se trata durante un breve período de tiempo con un sustrato que contiene fósforo-32. La secuencia de cambios químicos que ocurren en el sustrato se puede rastrear detectando qué moléculas contienen fósforo-32 en múltiples momentos después del tratamiento inicial.

El ADN contiene una gran cantidad de fósforo en los enlaces fosfodiéster entre las bases de la cadena de oligonucleótidos. Por lo tanto, se puede rastrear el ADN reemplazando el fósforo con fósforo-32. Esta técnica se utiliza ampliamente en el análisis de transferencia Southern de muestras de ADN. En este caso, una sonda de ADN que contiene fósforo 32 se hibrida con su secuencia complementaria donde aparece en un gel. Su ubicación puede entonces detectarse mediante una película fotográfica.

Ciencias vegetales

El fósforo-32 se utiliza en ciencias vegetales para rastrear la absorción de fertilizante por parte de una planta desde las raíces hasta las hojas. El fertilizante marcado con fósforo 32 se administra a la planta de forma hidropónica o mediante agua en el suelo y el uso del fósforo se puede mapear a partir de la radiación beta emitida. La información recopilada mediante el mapeo de la absorción de fertilizantes muestra cómo la planta absorbe y utiliza el fósforo del fertilizante.

Seguridad

La alta energía de las partículas beta emitidas y la baja vida media del fósforo-32 lo hacen potencialmente dañino; Su actividad molar es de 338,61 TBq/mmol (9151,6 Ci/mmol) y su actividad específica es de 10,590 EBq/kg (286,22 kCi/g). Las precauciones de seguridad típicas al trabajar con fósforo-32 incluyen el uso de un dosímetro personal para controlar la exposición y una protección contra la radiación de acrílico o metacrilato para proteger el cuerpo. Los blindajes densos, como el plomo, son menos eficaces debido a la bremsstrahlung de alta energía producida por la interacción de la partícula beta y el blindaje. Dado que la radiación beta del fósforo 32 es bloqueada por alrededor de 1 m de aire, también es aconsejable llevar dosímetros en las partes del cuerpo, por ejemplo en los dedos, que entran en estrecho contacto con la muestra que contiene fósforo 32.