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Come il rinculo nucleare danneggia il DNA
Il torio-232 è un metallo argenteo e radioattivo, particolarmente efficace nell'assorbire i raggi X. Agli albori dell'imaging a raggi X, i medici iniettavano abitualmente ai pazienti biossido di torio perché produceva immagini ad alto contrasto. Tra gli anni '30 e '50, circa 10 milioni di persone hanno ricevuto queste dosi.
Il vantaggio del biossido di torio, o Thorotrast come veniva chiamato, è che non ha avuto effetti collaterali immediati sui pazienti, a differenza di altri mezzi di contrasto, spesso pericolosi. E l'emivita del torio è di circa 14 miliardi di anni, quindi è relativamente stabile.
Ciò che i medici non apprezzavano all'epoca erano gli effetti a lungo termine sul corpo. Una volta iniettato, Thorotrast si deposita in vari organi dove tende a rimanere. L'emivita biologica della roba è di 22 anni.
Quando il torio alla fine decade, mette in moto una sequenza di cinque ulteriori decadimenti producendo particelle alfa. Tutto ciò avviene in tempi relativamente brevi; quattro di loro in poche ore o frazioni di secondo.
Per questo motivo, Thorotrast si è rivelato altamente cancerogeno ma spesso su una scala temporale misurata in decenni. Alla fine è stato ritirato come agente di contrasto negli anni '50.
Il problema per i fisici è calcolare gli effetti di elementi come il torio sul corpo. Da tempo sanno che le particelle ad alta energia rilasciate durante un decadimento danneggiano il corpo schiantandosi e danneggiando molecole come il DNA.
Ma oggi, Evandro Lodi Rizzini e compagni dell'Università di Brescia in Italia affermano che i fisici hanno perso un altro meccanismo che potrebbe causare ancora più danni.
Il polonio-212, ad esempio, rilascia particelle alfa con un'energia di 8748 keV, che si schianteranno poi contro qualsiasi molecola vicina fino a quando la sua energia non sarà stata assorbita.
Ma Lodi Rizzini e compagni fanno notare che c'è un altro componente in questa reazione: un nucleo di piombo-208 che rincula con un'energia di 170 keV. Nel caso del Torio-232, il risultato è una particella alfa con un'energia di 4012 keV e un nucleo di radio-228 che rincula con un'energia di 66 keV.
Nessuno ha considerato il danno che questi nuclei in ritirata possono fare al DNA. Finora.
Lodi Rizzini e compagni dicono che essendo più grandi e pesanti, questi nuclei viaggeranno ovviamente meno lontano all'interno del corpo, forse una distanza di poche centinaia di nanometri. Ciò significa che se il decadimento si verifica vicino al DNA, allora farà tutto il suo danno in quell'area.
Al contrario, la particella alfa rilascerà la sua energia in un volume molto più grande.
Ciò ha conseguenze importanti. Il nucleo che si ritrae dopo l'emissione di una particella α darà luogo a una deposizione di energia (su una struttura di DNA vicina) anche di due ordini di grandezza più grande della particella α stessa, afferma il team italiano.
Quindi il danno di un nucleo in ritirata può essere cento volte maggiore del danno di un'emissione alfa.
Ciò potrebbe cambiare il modo in cui le persone pensano ai danni che i decadimenti radioattivi possono fare all'interno del corpo. Lodi Rizzini promette una valutazione più dettagliata in un prossimo futuro.
Può anche portare a nuove strategie per controllare i danni che queste sostanze possono fare. Se è il nucleo piuttosto che la particella alfa a causare la maggior parte del danno, potrebbero esserci modi per usarlo a vantaggio.
Qualcosa su cui i lettori del blog di arXiv potrebbero speculare, forse.
Rif: arxiv.org/abs/1107.3699 : Circa l'importanza del rinculo nucleare nell'emissione α vicino al DNA