Radio-Isotopen

Radio-Isotopen zijn een element met dezelfde chemische eigenschappen, maar met een verschillend atoomgewicht. Een radio-isotoop is een isotoop dat radioactieve straling uitzendt (zie radioactiviteit). Radio-isotopen komen van nature voor, maar kunnen ook kunstmatig gevormd worden door een stabiel element te beschieten met deeltjes als neutronen, protonen, alfadeeltjes of deuteronen. De atoomkern kan dat losse deeltje absorberen en de daarbij vrijkomende energie afgeven (zie gammastralen). Ook kunnen deeltjes uitgezonden worden (neutronen, protonen of alfadeeltjes).

Tot de eerste wetenschapsbeoefenaars die radio-isotopen toepasten behoorden de artsen. Al vroeg constateerden zij dat radio-isotopen zeer geschikt zijn voor het onderzoek van de complexe chemie van het menselijk lichaam omdat radioactiviteit meetbaar is. Als radioactieve indicator dient dan een chemische stof waarin enkele van de aanwezige atomen radioactief zijn. Chemisch zijn deze niet van de niet-radioactieve deeltjes te onderscheiden, maar zij kunnen op hun weg door het menselijk lichaam gevolgd worden met behulp van een stralingsdetector. Zo blijft een hemoglobinemolecuul, ook wanneer het een radioactief ijzeratoom bevat, zich in het menselijk lichaam gedragen als hemoglobine.

Het radio-isotoop ijzer-59, dat bètadeeltjes en gammastraling uitzendt, werd op dezelfde manier, tijdens onderzoek naar de aanmaak van bloed, toegepast. De proefpersoon kreeg dan kleine doses radioactief ijzer-59 ingespoten; dit dringt door in het beenmerg, waar de nieuwe bloedlichaampjes ontstaan. De vorming van het nieuwe bloed, dat dan ijzer-59 bevat, kan aan de hand van de uitgezonden gammastraling worden nagegaan. Radio-isotopen worden ook toegepast op het gebied van de geneeskundige diagnostiek. De patiënt krijgt hierbij radio-isotopen in chemische vorm toegediend, die zich concentreren in het orgaan dat onderzocht moet worden. De straling kan vervolgens buiten het lichaam, fotografisch of met behulp van elektrische aftastapparatuur, worden geregistreerd. Met behulp van dit onderzoek kunnen bijvoorbeeld vormen van botkanker vastgesteld worden die op een röntgenopname niet te zien zijn. In dit geval maakt de arts gebruik van radioactief fluoride.

Al enige jaren kent men nog een belangrijke toepassing van radio-isotopen in de geneeskunde, namelijk de radiotherapie, dat wil zeggen het toepassen van straling, rijk aan energie, als methode van geneeskundige behandeling. Radiotherapie wordt niet alleen toegepast bij de behandeling van kanker, maar ook op andere gebieden. De voor een therapeutisch doel gebruikte radioactiviteit is veel sterker van intensiteit dan die die in het kader van de diagnostiek gebruikt wordt. Om een maximale genezende werking te hebben (waarbij gezond weefsel zoveel mogelijk ontzien wordt) moet de stralingsdosis zo nauwkeurig mogelijk worden berekend. Toegepast bij de behandeling van sommige vormen van kanker vergroot radiotherapie in het algemeen de kans op genezing. De woekerende cellen van het door kanker aangetaste weefsel worden vernietigd of althans sterk aangetast en verhinderd zich verder te vermeerderen. Het effect is mede afhankelijk van de aard van de tumor.
Twee behandelingsmethoden worden onderscheiden: in het eerste geval worden radio-isotopen met een lange halfwaardetijd (de tijd benodigd om de intensiteit van de radioactiviteit te halveren) meermalen uitwendig gebruikt, in het tweede geval worden isotopen met een korte halfwaardetijd naar het aangetaste weefsel geleid. De eerste methode heet teletherapie. Daarbij worden onder andere röntgenstralen gebruikt. De toegepaste radio-isotopen zijn meestal gammastralers zoals kobalt-60.
Stralingsbronnen kunnen echter ook in de tumor zelf gebracht worden. Daarvoor worden al lange tijd radiumnaalden, goud-198 en kobalt-60 gebruikt. Voor deze behandelingswijze zijn minder intensieve stralingsdoses voldoende.

Een andere therapeutische methode plaatst indirect eveneens de stralingsbron in het zieke orgaan. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een chemische stof die zich in een orgaan concentreert. Zo kan jodium-131, dat zich concentreert in de schildklier, bij een te sterke werking van die klier worden toegepast. Fosfor-32 wordt oraal toegediend en dient voor de therapie van een vorm van bloedkanker waarbij de rode bloedlichaampjes zich steeds verder uitbreiden. De behandeling vertraagt deze vorming van rode bloedlichaampjes. Ten slotte kunnen apparaten met bètastralers voor de behandeling van huidkanker rechtstreeks op de zieke plekken van de huid worden geplaatst. Zie ook radium.