Αστρονομία: Τεχνήτιο: φτιαχτό αλλά χρήσιμο

Δευτέρα 15 Σεπτεμβρίου 2014

Τεχνήτιο: φτιαχτό αλλά χρήσιμο

Δεν υπάρχει στη φύση στον πλανήτη Γη, «κατασκευάζεται» όμως στο εργαστήριο για να χρησιμοποιηθεί σε ραδιενεργά φάρμακα για τη θεραπεία και διάγνωση πολλών νόσων

(ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: ESA/NASA)

Ο U της Καμηλοπάρδαλης, γνωστός και ως U Cam, είναι ένας ερυθρός γίγαντας - στα φάσματα τέτοιων αστέρων έχει ανιχνευθεί τεχνήτιο

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο τεχνήτιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήµα» µάς ταξιδεύει και σε µιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Βίος και πολιτεία

Το τεχνήτιο είναι μια χρήσιμη παραδοξότητα μέσα στο περιοδικό σύστημα στοιχείων. Βρίσκεται αυτό, ένα στοιχείο, το πρώτο στη σειρά με βάση τον ατομικό αριθμό, χωρίς μη ραδιενεργά ισότοπα, να είναι περιστοιχισμένο από σταθερά στοιχεία. Κάθε ισότοπό του είναι ραδιενεργό και παράγεται από τον άνθρωπο με τεχνητό τρόπο, ενώ ίχνη μόνο από αυτά συναντούμε έτσι ελεύθερα στη φύση. Ποιος όμως είναι ο λόγος, αν δεν πρόκειται για πυρηνικό όπλο, να παράγουμε εντελώς τεχνητά ένα ραδιενεργό στοιχείο;

Για ένα από τα 36 ισότοπά του, το τεχνήτιο-99, υπάρχει το πυρηνικό ισομερές του Tc-99m, με χρόνο ημιζωής μόλις 6 ώρες. Εχουμε ήδη εξηγήσει με αφορμή άλλα στοιχεία ότι ο χρόνος ημιζωής δείχνει σε πόσες ώρες, ημέρες ή και χιλιάδες χρόνια, στατιστικά, περίπου η μισή ποσότητα θα έχει μετατραπεί σε άλλο στοιχείο, χάνοντας βέβαια ενέργεια. Επίσης για τον συμβολισμό «m» είχαμε αναφέρει ότι μας δηλώνει πως πρόκειται για ένα πυρηνικό ισομερές του τεχνήτιου-99, δηλαδή με τον ίδιο αριθμό νετρονίων και πρωτονίων αλλά με διαφορετική διάταξή τους στον χώρο δημιουργώντας και μια κατάσταση που είναι προσωρινά σταθερή και όχι επικίνδυνη για τον άνθρωπο. Διότι η βασική χρήση του τεχνήτιου-99m, μιας πηγής μόνο βραχυχρόνιας ακτινοβολίας-γ, είναι στα ραδιοφάρμακα.

Τα ραδιοφάρμακα χρησιμοποιούνται είτε μόνο για τη διάγνωση σοβαρών ασθενειών όπως είναι ο καρκίνος είτε μερικές φορές και για θεραπεία σε σημεία του σώματος όπως είναι ο εγκέφαλος, το μυοκάρδιο, ο θυρεοειδής, οι πνεύμονες, το συκώτι, η χοληδόχος κύστη, τα νεφρά και ο σκελετός. Συνήθως συνδυάζεται σε αυτά τα μόρια με θεραπευτική ικανότητα μαζί και κάποιο ραδιενεργό στοιχείο, πομπός ακτίνων-γ, που επιτρέπει με τη βοήθεια αντίστοιχης κάμερας γι' αυτές τις ακτίνες να ανιχνεύεται η πορεία και η δράση του μέσα στο σώμα. Τα ραδιενεργά στοιχεία θα έχουν στον πυρήνα τους είτε λιγότερα νετρόνια από όσα χρειάζονται για να είναι σταθερά είτε θα έχουν περισσότερα. Σε αυτή τη δεύτερη κατηγορία, γνωστή και ως proton-deficient, ανήκει και το τεχνήτιο-99m. Χρησιμοποιείται σε μια μέθοδο διάγνωσης αλλά και θεραπείας του καρκίνου σε συνδυασμό με τα λεγόμενα μονοκλωνικά αντισώματα.

Επίσης, τεχνήτιο-99m μαζί με κασσίτερο, όταν με ένεση εισάγεται στο αίμα, προσκολλάται στα αιμοφόρα αγγεία και μπορεί να αποκαλύψει ανωμαλίες σχετικές με το κυκλοφορικό.

Μαζί με ενώσεις που περιέχουν δύο φωσφορικές ρίζες (διφωσφορικά) προσκολλάται στον καρδιακό μυ και δίνει πληροφορίες για την κατάστασή του έπειτα από κάποιο καρδιακό επεισόδιο.

Γιατί το είπαν έτσι

Το τεχνήτιο μπορεί να είχε προβλεφθεί από τον Μεντελέγεφ το 1871 αλλά παρουσιάστηκε οριστικά στον κόσμο το 1937, όταν οι ιταλοί ερευνητές Εμίλιο Σέγκρε (1905-1989) και Κάρλο Περιέρ (1886-1948) από ένα δείγμα μολυβδενίου, βομβαρδισμένου με δευτέριο (δηλαδή, υδρογόνο που εκτός από ένα πρωτόνιο έχει στον πυρήνα του και ένα νετρόνιο). Οταν ο Σέγκρε είχε επισκεφθεί το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας το 1936, ο Ερνεστ Λόρενς, ο άνθρωπος που είχε εμπνευστεί και κατασκευάσει το κύκλοτρον, όπου σωματίδια επιταχύνονται σε κυκλικές τροχιές προτού πέσουν με σημαντική ορμή επάνω σε καθορισμένους στόχους, έπειτα από αίτηση του Ιταλού, του έδωσε κομμάτια από μέταλλο βγαλμένο ως άχρηστο πλέον από την όλη διάταξη. Αρχές του 1937 επιστρέφει στην Καλιφόρνια και παίρνει κι άλλο δείγμα από τον εκτροπέα των σωματιδίων και τελικά καταφέρνει να διαχωρίσει το νέο στοιχείο που είχε δημιουργηθεί από τους «βομβαρδισμούς». Και ονομάστηκε τεχνήτιο από την ελληνική λέξη «τεχνητός», αφού δεν απαντάται στη φύση.

Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός: 43

Ατομικό βάρος: 98

Σημείο τήξεως: 2.172^οC

Σημείο ζέσεως: 4.877^οC

Αριθμός ισοτόπων: 36

Τι θέλει από τη ζωή μας

Σε ομαλές συνθήκες δεν συναντούμε τεχνήτιο στο ανθρώπινο σώμα ούτε σε άλλους ζωντανούς οργανισμούς. Εξετάζοντας όλα τα ισότοπά του παρατηρούμε ότι τον μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής τον έχει το τεχνήτιο-98 με 4,2 εκατ. χρόνια. Από αυτό βγαίνει το συμπέρασμα ότι όποια ποσότητα τεχνήτιου δημιουργήθηκε αρχικά στο Σύμπαν, πριν δηλαδή από 4,57 δισ. χρόνια, δεν υπάρχει πλέον. Το 1952 όμως τηλεσκόπια στην Καλιφόρνια έδειξαν πως σε άστρα που είναι γνωστά ως ερυθροί γίγαντες, αναλύοντας τα φάσματά τους, βρίσκονταν γραμμές που φανέρωναν την ύπαρξη τεχνητίου και σε αρκετές ποσότητες μάλιστα. Ετσι βγήκε το συμπέρασμα πως η όποια ποσότητα του στοιχείου αυτού δημιουργήθηκε επί τόπου στο συγκεκριμένο άστρο. Και γενικεύοντας οδηγήθηκαν στην παραδοχή ότι σε ορισμένα άστρα λόγω ειδικών συνθηκών «κατασκευάζονται» διάφορα στοιχεία.

Πόλεμος και ειρήνη

Σήμερα το τεχνήτιο παράγεται, όπως λέει και το όνομά του, τεχνητά μόνο στους πυρηνικούς αντιδραστήρες από τις ράβδους καυσίμου. Είναι κάτι «φτιαχτό», δεν υπάρχει στη γήινη φύση για να έχουμε ένα υπόδειγμα συμπεριφοράς, αλλά είναι χρήσιμο, χωρίς να παραβλέπουμε πως συντελεί κάπως και αυτό στην αύξηση των ραδιενεργών καταλοίπων.

Απορίες λογικές και μη

Τι είναι οι ερυθροί γίγαντες;

Ενα άστρο θεωρείται ότι έχει μεταβληθεί σε ερυθρό γίγαντα όταν το υδρογόνο που χρησιμεύει ως καύσιμο για να έχουμε πυρηνική σύντηξη και έκλυση ενέργειας έχει εξαντληθεί στον πυρήνα του. Τότε δημιουργείται στερεός αδρανής πυρήνας και γύρω από αυτόν ένας αεριώδης φλοιός και η σύντηξη του υδρογόνου αρχίζει ξανά. Γι' αυτό διαστέλλεται, άρα πέφτει η θερμοκρασία του μέχρι που φτάνει τους 4.000 Κ (= περίπου 3.230 β. Κελσίου). Κάποτε και ο Ηλιος μας θα γίνει ερυθρός γίγαντας και η διαστολή του θα τον κάνει να αγγίξει σχεδόν τη Γη.

Τι γίνεται ακριβώς με τα μονοκλωνικά αντισώματα;

Για κάθε ουσία μπορούν να αναπτυχθούν μονοκλωνικά αντισώματα που να προσκολλώνται στη συγκεκριμένη ουσία. Και έτσι να χρησιμοποιούνται για αναγνώριση ή και να ενεργούν επάνω σ' αυτήν. Τα μονοκλωνικά αντισώματα παράγονται από έναν κλώνο επιλεγμένων κυττάρων. Τα αντισώματα αυτά είναι εξαιρετικά καθαρά και μια σημαντική χρήση τους είναι για την παραγωγή συγκεκριμένων αντισωμάτων για την καταπολέμηση κακοήθων όγκων. Παράγονται στο εργαστήριο και έχουν μελετηθεί προσεκτικά ώστε να εκμεταλλεύονται κάποιες... αδυναμίες των καρκινικών κυττάρων ενώ μιμούνται τα αντισώματα που παράγει ο ανθρώπινος οργανισμός. Η δράση τους είναι πραγματικά πολυσχιδής. Μπορούν, π.χ., να κάνουν φανερά τα καρκινικά κύτταρα αν συμβεί να μην τα πήρε είδηση το ανοσοποιητικό σύστημα! Προσκολλώνται σε κάποια επιλεγμένα σημεία στην όχι λεία επιφάνεια των κυττάρων αυτών. Επίσης μπορούν να μπλοκάρουν τους αυξητικούς παράγοντες των καρκινικών κυττάρων. Οι παράγοντες αυτοί δίνουν το σήμα για την ανάπτυξη ενός κυττάρου. Τα καρκινικά κύτταρα είναι γνωστό ότι χρειάζεται να είναι συνδεδεμένα με αιμοφόρα αγγεία για να εξασφαλίζουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά. Τα μονοκλωνικά αντισώματα όμως είναι σε θέση να μπλοκάρουν τα σήματα των αιμοφόρων αγγείων. Ακόμη πιο λεπτεπίλεπτη είναι η δράση όπου μαζί με ένα ραδιενεργό στοιχείο ακτινοβολούν εξ επαφής ένα καρκινικό κύτταρο. Σε όλες αυτές τις δράσεις λοιπόν μπορούν να συνοδεύονται από το τεχνήτιο που «φωτίζει» την πορεία τους.