o potencial da radiação ionizante

O POTENCIAL DA
RADIAÇÃO IONIZANTE
PEDRO SANTOS
[email protected]
13 de Fevereiro 2015
Química Radicalar
Métodos radiomiméticos
H2O2
hν
FeIIEDTA + H2O2
2 HO•
FeIIIEDTA + HO• + HO‒
Radiação Ionizante
Radiação Ionizante - fontes
Decaimento de isótopos radioactivos
Excesso de
protões e neutrões
++++ +
+ + +++
+
+++++
+
++ +
Excesso de
neutrões
++++ +
+ + +++
+
++++ +
+
+ + +++
+
_
Excesso de
protões
Excesso de
energia
++++ +
+ + +++
+
++++ +
+ + +++
+
+
+
partícula α
_
partícula β
+ ++ +
+ + +++
+
radiação X
++++ +
+ + +++
+
radiação gama
Radiação Ionizante - fontes
Decaimento de isótopos radioactivos
Radiação Ionizante - fontes
Partículas aceleradas de alta energia
Partículas aceleradas
Raios X
electrões
1H+, 2H+
iões pesados
neutrões
Radiação electromagnética de elevada
energia (E > 100 eV) provocada pela
desaceleração de electrões rápidos
Radiação Ionizante
Interacção com a matéria
LET - quantidade de energia perdida
por unidade de distância percorrida
Campus Tecnológico e Nuclear
1961 - Laboratório de Física e Engenharia Nucleares (LFEN)
1979 - Laboratório Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (LNETI)
1985 - Instituto de Ciências e Engenharia Nucleares (ICEN)
1992 - Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI)
1994 - Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN)
2012 - Campus Tecnológico e Nuclear (CTN) - Pólo de Loures do IST
Instalação de Radiações Ionizantes - IRIS
Fonte experimental de 60Co
1971 - Instalação (10 kCi)
2009 - Recarregamento (8,2 kCi)
Vista interior lateral
2015 - Automação (4,0 kCi)
Vista interior traseira
Fonte experimental de 60Co
Mapeamento (dosimetria)
Nível 2
(kGy/h, 11.2013)
1,92
1,71
2,00
2,32
1,91
2,30
2,17
1,74
2,06
1,42
1,30
1,39
0,81
0,86
0,82
0,47
0,54
0,48
0,27
0,31
0,28
0,17
0,17
0,17
0,10
0,11
0,11
t1/2(60Co) = 5,27 anos
Acelerador de electrões
Feixe de electrões 10 MeV
Feixe fotões (alvo de tungsténio) 8‐12 MeV
Tempo de pulso 4 µs
Frequência de repetição 10‐150 Hz
Química sob Radiação
Estudo dos efeitos químicos produzidos num sistema pela absorção de
radiação ionizante
60 - 70%
30 – 40%
Radiólise da água
Rendimento radiolítico, G
(100 eV)-1 = 0,1036 μmolJ-1
Efeito directo da RI
Efeito indirecto da RI
Radiólise da água
Radiólise de xantinas
3MX
1MX
13DMU
N2O saturated (HO•)
Dose: 4 kGy
O2 saturated (HO• , O2•−)
Dose: 6 kGy
37DMU
13DMX
37DMX
137TMX
Dosimetria
Solução de Fricke – dosimetria padrão
Solução de Fe2+ em meio ácido:
e‒aq + H+ → H•
Absorvância a 305 nm
60Co
γ radiation: G(Fe3+) = 15,5
Gray (Gy) – energia absorvida
por unidade de massa (J kg-1)
G(Fe3+) = 2G(H2O2) + 3G(H•) + G(HO•)
Dosimetria
Rotina
Dose (kGy) = B4x4 + B3x3 + B2x2 + B1x + A
x (cm‐1): absorção específica
Radiólise Pulsada
DO = log (I0/It)
I0,It: luz transmitida antes (referência) e após o impulso de electrões
Radiólise Pulsada (ELYSE – LCP, Orsay)
Fotocátodo de Cs2Te
Energia: 4 - 9 MeV
Pulso de electrões < 5 ps
Aplicações – tratamento de efluentes gasosos
Central eléctrica de Pomorzany, Polónia
Aplicações – tratamento de efluentes líquidos
Corante (Apollofix Red)
R. Melo et.al., Rad Phys Chem 77 (2008) 98-100
Fármaco (diclofenac)
Aplicações – irradiação de fármacos
Dmax - resistência do fármaco à RI
Dmin - validação da esterilização por RI
Uniformidade de dose: Dmax/Dmin
Vantagens:
Desvantagens:
• Inactivação eficiente
• Fármaco irradiado é considerado
• Temperatura ambiente
• Embalagem final
• Produtos radiolíticos vestigiários
• Económico
um novo fármaco
• Estado sólido: ligeiras alterações
na cor e sabor
Aplicações – irradiação de alimentos
28 Days Later (Danny Boyle, 2002)
A. Fernandes et.al., Food Res Internat, 54 (2013) 18-25
Aumento do tempo de prateleira
Descontaminação
Não invasivo
Não deixa resíduos
Temperatura ambiente
S. Cabo Verde et.al., J Toxicol Env Heal A, 76 (2013) 291-303
Aplicações – preparação de materiais (grafting)
L. Ferreira, Tese de Doutoramento (FCUL, 2008)
Filmes copoliméricos PE-g-HEMA
Monómero: HEMA (metacrilato de 2-hidroxietilo)
Matriz: polietileno
Grafting induzido por radiação gama
Nova geração de polímeros adequados a
aplicações biotecnológicas de elevada
especificidade
Aplicações – conservação de património cultural
©ARC-Nucléart
Banho pressurizado com resina de poliéster insaturado e estireno
Crosslinking controlado pelo débito de dose (0,5 – 1,0 kGy/h)
Polimerização completa: 30 – 40 kGy
Agradecimento:
FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Projecto ARIAS: RECI/AAG‐TEC/0400/2012
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13 de Fevereiro 2015