Inhalt
Isotope sind Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen in ihren Kernen. Wenn sie in den menschlichen Körper eingeführt werden, können sie durch Strahlung oder andere Mittel nachgewiesen werden. Die Isotope, die in Verbindung mit hochentwickelten Geräten verwendet werden, ermöglichen es Medizinern, Krankheiten zu diagnostizieren, biologische Prozesse zu untersuchen und die Bewegung und den Metabolismus von Drogen bei lebenden Menschen zu untersuchen.
Stabile und instabile Isotope
Isotope können stabil oder instabil sein; die instabilen strahlen aus und die stabilen nicht. Zum Beispiel macht das stabile Kohlenstoff-12-Atom 98,9 Prozent des gesamten Kohlenstoffs auf der Erde aus; Da das seltenere Kohlenstoff-14-Isotop radioaktiv ist und sich im Laufe der Zeit verändert, verwenden die Wissenschaftler es, um das Alter von manchmal uralten biologischen Proben und Materialien zu bestimmen. Chemisch gesehen verhalten sich stabile und instabile Isotope ähnlich, sodass Ärzte in Arzneimitteln, die zur Verfolgung biologischer Aktivitäten verwendet werden, radioaktive Atome gegen stabile austauschen können. Stabile Isotope, die mit einem sogenannten Massenspektrometer leicht zu identifizieren sind, helfen Forschern, die Bedingungen in Blut und Gewebe zu bestimmen, wenn Radioaktivität nicht erwünscht ist.
Ernährungsforschung
Stabile Isotope helfen Ernährungswissenschaftlern dabei, die Bewegung von Mineralien durch den Körper zu überwachen. Beispielsweise macht Eisen-56 von den vier stabilen Isotopen für Eisen naturgemäß etwa 92 Prozent aus, und das seltenste ist Eisen-58 mit 0,3 Prozent. Ein Wissenschaftler gibt einem Probanden Eisen-58-Dosen und überwacht die Mengen verschiedener Eisenisotope in Blut und anderen biologischen Proben. Da Eisen-58 schwerer ist als Eisen-56, unterscheidet ein Massenspektrometer sie leicht. Frühe Proben zeigen mehr Eisen-56, aber im Laufe der Zeit wird Eisen-58 in beträchtlichen Mengen in verschiedenen Geweben und Substanzen gefunden, so dass der Wissenschaftler genau messen kann, wie der Körper des Patienten Eisen verarbeitet.
PET-Scans
Die Positronenemissionstomographie erzeugt unter Verwendung radioaktiver Isotope dreidimensionale Bilder von Organen und Geweben. Die Isotope wie Fluor-18 geben Gammastrahlung ab - eine Form von Energie, die durch den Körper in einen Detektor gelangt. Wenn es mit Zucker kombiniert und einem Patienten verabreicht wird, wandert das Fluor in die Gewebe, die aktiv Zucker metabolisieren, z. B. in Gehirnregionen einer Person, die an mathematischen Problemen arbeitet. PET-Scans zeigen diese Körperteile detailliert. Durch Beobachtung der verschiedenen Stoffwechselstufen kann ein Arzt verräterische Anzeichen von Anomalien wie Tumoren und Demenz erkennen.
MPI-Scans
Bei einem Myocardial Perfusion Imaging-Scan werden mit radioaktiven Isotopen Bilder ähnlich wie bei einem PET-Scan erstellt, jedoch zur Überwachung des Herzens in Echtzeit. Nach Angaben des Stanford University Hospital werden Isotope wie Technetium-99 oder Thallium-201 verwendet. Diese Isotope werden in eine Vene injiziert und finden ihren Weg zum Herzen. Eine Spezialkamera nimmt die ausgesendeten Gammastrahlen auf und erzeugt ein Bild des schlagenden Herzens unter Ruhe- und Stressbedingungen, so dass ein Arzt die Gesundheit des Organs beurteilen kann.