Hay 37 isótopos conocidos de yodo ( 53 I) del 108 I al 144 I; todos sufren desintegración radiactiva excepto el 127 I, que es estable. Por tanto, el yodo es un elemento monoisotópico .
Su isótopo radiactivo de vida más larga , el 129 I, tiene una vida media de 15,7 millones de años, lo que es demasiado corto para que exista como nucleido primordial . Las fuentes cosmogénicas de 129 I producen cantidades muy pequeñas que son demasiado pequeñas para afectar las mediciones del peso atómico; Por lo tanto, el yodo también es un elemento mononucleido , uno que se encuentra en la naturaleza sólo como un único nucleido. La mayor parte de la radiactividad derivada de 129 I en la Tierra es creada por el hombre, un subproducto no deseado y de larga duración de las primeras pruebas nucleares y accidentes de fisión nuclear.
Todos los demás radioisótopos de yodo tienen vidas medias inferiores a 60 días y cuatro de ellos se utilizan como trazadores y agentes terapéuticos en medicina. Estos son 123 I, 124 I, 125 I y 131 I. Toda producción industrial de isótopos de yodo radiactivo implica estos cuatro radionucleidos útiles.
El isótopo 135 I tiene una vida media de menos de siete horas, demasiado corta para ser utilizada en biología. La inevitable producción in situ de este isótopo es importante para el control de los reactores nucleares, ya que se desintegra en 135 Xe, el absorbente de neutrones más potente conocido y el nucleido responsable del llamado fenómeno del pozo de yodo .
Además de la producción comercial, el 131 I (vida media de 8 días) es uno de los productos radiactivos comunes de la fisión nuclear y, por lo tanto, se produce inadvertidamente en cantidades muy grandes dentro de los reactores nucleares . Debido a su volatilidad, su corta vida media y su gran abundancia en los productos de fisión, el 131 I (junto con el isótopo de yodo de vida corta 132 I, que se produce a partir de la desintegración del 132 Te con una vida media de 3 días) es responsable de la mayor parte de la contaminación radiactiva durante la primera semana después de la contaminación ambiental accidental por los desechos radiactivos de una central nuclear. Por lo tanto, se administran a la población suplementos de yodo en altas dosis (normalmente yoduro de potasio ) después de accidentes o explosiones nucleares (y en algunos casos antes de cualquier incidente como mecanismo de defensa civil ) para reducir la absorción de compuestos de yodo radiactivo por la tiroides antes de la explosión. Los isótopos radiactivos han tenido tiempo de desintegrarse.
Los radioisótopos del yodo se denominan yodo radioactivo o radioyodo . Existen docenas, pero alrededor de media docena son las más notables en ciencias aplicadas como las ciencias de la vida y la energía nuclear, como se detalla a continuación. Las menciones del yodo radiactivo en contextos de atención de salud se refieren más a menudo al yodo-131 que a otros isótopos.
De los muchos isótopos del yodo, sólo dos se utilizan normalmente en el ámbito médico: el yodo-123 y el yodo-131. Dado que 131 I tiene un modo de desintegración beta y gamma, puede usarse para radioterapia o para imágenes. 123 I, que no tiene actividad beta, es más adecuado para la obtención de imágenes de rutina de la tiroides en medicina nuclear y otros procesos médicos y es menos dañino internamente para el paciente. Hay algunas situaciones en las que el yodo-124 y el yodo-125 también se utilizan en medicina. [4]
Debido a la absorción preferencial de yodo por la tiroides, el yodo radiactivo se utiliza ampliamente para obtener imágenes y, en el caso del 131 I, para destruir los tejidos tiroideos disfuncionales. Otros tipos de tejido absorben selectivamente ciertos agentes radiofarmacéuticos que contienen yodo-131 y que se dirigen a los tejidos y los matan (como MIBG ). El yodo-125 es el único otro radioisótopo de yodo utilizado en radioterapia, pero sólo como cápsula implantada en braquiterapia , donde el isótopo nunca tiene la posibilidad de liberarse para interactuar químicamente con los tejidos del cuerpo.
Los isótopos emisores de rayos gamma yodo-123 (vida media de 13 horas) y (con menor frecuencia) el yodo-125, de vida media más larga y menos energético (vida media de 59 días), se utilizan como trazadores de imágenes nucleares para evaluar las propiedades anatómicas y fisiológicas. función de la tiroides. Los resultados anormales pueden ser causados por trastornos como la enfermedad de Graves o la tiroiditis de Hashimoto . Ambos isótopos se desintegran por captura de electrones (EC) en los correspondientes nucleidos de telurio , pero en ninguno de los casos se trata de nucleidos metaestables de 123 m Te y 125 m Te (que son de mayor energía y no se producen a partir de yodo radiactivo). En cambio, los nucleidos de telurio excitados se desintegran inmediatamente (su vida media es demasiado corta para detectarla). Después de EC, el 123 Te excitado por el 123 I emite un electrón de conversión interna de 127 keV de alta velocidad (no un rayo beta ) aproximadamente el 13% del tiempo, pero esto causa poco daño celular debido a la corta vida media del nucleido y a la relativa pequeña fracción de tales eventos. En el resto de los casos se emite un rayo gamma de 159 keV, muy adecuado para la obtención de imágenes gamma.
El 125 Te excitado resultante de la captura de electrones del 125 I también emite un electrón de conversión interna de mucha menor energía (35,5 keV), que causa relativamente poco daño debido a su baja energía, aunque su emisión es más común. La gamma de energía relativamente baja procedente de la desintegración del 125 I/ 125 Te no es adecuada para la obtención de imágenes, pero aún puede verse, y este isótopo de vida más larga es necesario en pruebas que requieren varios días de obtención de imágenes, por ejemplo, imágenes de exploración con fibrinógeno para detectar coágulos de sangre.
Tanto el 123 I como el 125 I emiten abundantes electrones Auger de baja energía después de su desintegración, pero estos no causan daños graves (roturas del ADN de doble cadena) en las células, a menos que el nucleido se incorpore a un medicamento que se acumula en el núcleo, o al ADN. (Este nunca es el caso en la medicina clínica, pero se ha observado en modelos animales experimentales). [5]
Los oncólogos radioterapeutas también utilizan comúnmente el yodo-125 en braquiterapia de dosis baja en el tratamiento del cáncer en sitios distintos de la tiroides, especialmente en el cáncer de próstata . Cuando el 125 I se utiliza terapéuticamente, se encapsula en semillas de titanio y se implanta en la zona del tumor, donde permanece. La baja energía del espectro gamma limita en este caso el daño por radiación a los tejidos alejados de la cápsula implantada. El yodo-125, debido a su vida media más larga y su espectro gamma menos penetrante, también suele preferirse para pruebas de laboratorio que dependen del yodo como marcador que se cuenta mediante un contador gamma , como en los radioinmunoensayos .
El 125 I se utiliza como radiomarcador para investigar qué ligandos van a qué receptores de reconocimiento de patrones de plantas (PRR). [6]
El yodo-124 es un isótopo de yodo rico en protones con una vida media de 4,18 días. Sus modos de desintegración son: 74,4% captura de electrones, 25,6% emisión de positrones. 124 I decae a 124 Te. El yodo-124 se puede producir mediante numerosas reacciones nucleares a través de un ciclotrón . El material de partida más común utilizado es 124 Te.
El yodo-124 como sal de yoduro se puede utilizar para obtener imágenes directamente de la tiroides mediante tomografía por emisión de positrones (PET). [7] El yodo-124 también se puede utilizar como radiotrazador PET con una vida media útil más larga en comparación con el flúor-18 . [8] En este uso, el nucleido se une químicamente a un producto farmacéutico para formar un radiofármaco emisor de positrones y se inyecta en el cuerpo, donde nuevamente se obtienen imágenes mediante exploración PET.
El yodo-129 ( 129 I; vida media de 15,7 millones de años) es un producto de la espalación de rayos cósmicos en varios isótopos de xenón en la atmósfera , en la interacción de los muones de los rayos cósmicos con el telurio-130, y también de la fisión del uranio y el plutonio , ambos en el subsuelo. rocas y reactores nucleares. Los procesos nucleares artificiales, en particular el reprocesamiento de combustible nuclear y las pruebas de armas nucleares atmosféricas, han inundado la señal natural de este isótopo. Sin embargo, ahora sirve como marcador de aguas subterráneas como indicador de la dispersión de desechos nucleares en el medio ambiente natural. De manera similar, el 129 I se utilizó en estudios sobre el agua de lluvia para rastrear productos de fisión después del desastre de Chernobyl .
En algunos aspectos, el 129 I es similar al 36 Cl . Es un halógeno soluble, existe principalmente como un anión no absorbente y se produce mediante reacciones cosmogénicas, termonucleares e in situ. En los estudios hidrológicos, las concentraciones de 129 I generalmente se informan como la relación entre el 129 I y el I total (que es prácticamente todo el 127 I). Como es el caso con 36 Cl/Cl, las proporciones de 129 I/I en la naturaleza son bastante pequeñas, 10 −14 a 10 −10 (el pico termonuclear de 129 I/I durante las décadas de 1960 y 1970 alcanzó aproximadamente 10 −7 ). El 129 I se diferencia del 36 Cl en que su vida media es más larga (15,7 frente a 0,301 millones de años), es altamente biofílico y se presenta en múltiples formas iónicas (comúnmente, I − e IO 3 − ), que tienen diferentes comportamientos químicos. . Esto hace que sea bastante fácil que el 129 I entre en la biosfera a medida que se incorpora a la vegetación, el suelo, la leche, el tejido animal, etc. Se ha demostrado que los excesos de 129 Xe estable en los meteoritos son el resultado de la descomposición del yodo-129 "primordial" producido. recientemente por las supernovas que crearon el polvo y el gas a partir del cual se formó el sistema solar. Este isótopo se ha desintegrado hace mucho tiempo y por eso se le considera "extinto". Históricamente, 129 I fue el primer radionucleido extinto identificado como presente en el Sistema Solar temprano . Su desintegración es la base del esquema de datación radiométrica yodo-xenón I-Xe , que cubre los primeros 85 millones de años de evolución del Sistema Solar .
Yodo-131 (131
I
) es un isótopo emisor beta con una vida media de ocho días y radiación beta comparativamente energética (190 keV promedio y 606 keV de energía máxima), que penetra de 0,6 a 2,0 mm desde el sitio de absorción. Esta radiación beta se puede utilizar para la destrucción de nódulos tiroideos o tejido tiroideo hiperfuncionante y para la eliminación del tejido tiroideo restante después de la cirugía para el tratamiento de la enfermedad de Graves . El propósito de esta terapia, que fue explorada por primera vez por el Dr. Saul Hertz en 1941, [9] es destruir el tejido tiroideo que no se puede extirpar quirúrgicamente. En este procedimiento, el 131 I se administra por vía intravenosa u oral después de una exploración de diagnóstico. Este procedimiento también se puede utilizar, con dosis más altas de yodo radiactivo, para tratar pacientes con cáncer de tiroides .
El 131 I pasa al tejido tiroideo y se concentra allí. Las partículas beta emitidas por el radioisótopo destruyen el tejido tiroideo asociado con poco daño a los tejidos circundantes (a más de 2,0 mm de los tejidos que absorben el yodo). Debido a una destrucción similar, el 131 I es el radioisótopo de yodo utilizado en otros radiofármacos marcados con yodo solubles en agua (como MIBG ) utilizados terapéuticamente para destruir tejidos.
La radiación beta de alta energía (hasta 606 keV) del 131 I hace que sea el más cancerígeno de los isótopos del yodo. Se cree que causa la mayoría de los cánceres de tiroides excesivos observados después de la contaminación por fisión nuclear (como la lluvia radiactiva o accidentes graves de reactores nucleares como el desastre de Chernobyl ). Sin embargo, estos efectos epidemiológicos se observan principalmente en niños, y el tratamiento de adultos y niños con tratamientos terapéuticos 131 I, y la epidemiología de adultos expuestos a dosis bajas de 131 I no ha demostrado carcinogenicidad. [10]
El yodo-135 es un isótopo de yodo con una vida media de 6,6 horas. Es un isótopo importante desde el punto de vista de la física de los reactores nucleares . Se produce en cantidades relativamente grandes como producto de fisión y se desintegra en xenón-135 , que es un veneno nuclear con una sección transversal de neutrones térmicos muy grande , lo que causa múltiples complicaciones en el control de los reactores nucleares . El proceso de acumulación de xenón-135 a partir de yodo-135 acumulado puede impedir temporalmente que un reactor apagado se reinicie. Esto se conoce como envenenamiento por xenón o "caída en un pozo de yodo ".
Los isótopos producidos por fisión del yodo que no se analizan anteriormente (yodo-128, yodo-130, yodo-132 y yodo-133) tienen vidas medias de varias horas o minutos, lo que los vuelve casi inútiles en otras áreas aplicables. Los mencionados son ricos en neutrones y sufren desintegración beta en isótopos de xenón. El yodo-128 (vida media de 25 minutos) puede descomponerse en teluro-128 mediante captura de electrones o en xenón-128 mediante desintegración beta. Tiene una radiactividad específica de2,177 × 106 TBq /g .
Coloquialmente, los materiales radiactivos pueden describirse como "calientes" y los materiales no radiactivos pueden describirse como "fríos". Hay casos en los que se administra yoduro frío a personas para evitar la absorción de yoduro caliente por la glándula tiroides. Por ejemplo, el bloqueo de la absorción de yodo por la tiroides con yoduro de potasio se utiliza en la gammagrafía de medicina nuclear y en la terapia con algunos compuestos radioyodados que no están dirigidos a la tiroides, como el iobenguano ( MIBG ), que se utiliza para obtener imágenes o tratar tumores del tejido neural, o fibrinógeno yodado, que se utiliza en exploraciones con fibrinógeno para investigar la coagulación. Estos compuestos contienen yodo, pero no en forma de yoduro. Sin embargo, dado que en última instancia pueden metabolizarse o descomponerse en yoduro radiactivo, es común administrar yoduro de potasio no radiactivo para asegurar que los metabolitos de estos radiofármacos no sean secuestrados por la glándula tiroides y administrar inadvertidamente una dosis radiológica a ese tejido.
El yoduro de potasio se ha distribuido a poblaciones expuestas a accidentes de fisión nuclear como el desastre de Chernobyl . La solución de yoduro SSKI , una solución saturada de yoduro de potasio ( K ) en agua, se ha utilizado para bloquear la absorción del yodo radiactivo (no tiene ningún efecto sobre otros radioisótopos de la fisión). Algunos gobiernos ahora también fabrican y almacenan con este fin tabletas que contienen yoduro de potasio en lugares centrales de desastres. En teoría, muchos efectos nocivos de la lluvia nuclear en etapas tardías del cáncer podrían prevenirse de esta manera, ya que un exceso de cánceres de tiroides, presumiblemente debido a la absorción de yodo radiactivo, es el único efecto demostrado de la contaminación por radioisótopos después de un accidente de fisión, o por la contaminación por lluvia radiactiva. una bomba atómica (la radiación inmediata de la bomba también causa directamente otros cánceres, como las leucemias). La ingesta de grandes cantidades de yoduro satura los receptores tiroideos y previene la absorción de la mayor parte del yodo-131 radiactivo que puede estar presente por la exposición a productos de fisión (aunque no protege de otros radioisótopos ni de ninguna otra forma de radiación directa). El efecto protector del KI dura aproximadamente 24 horas, por lo que se debe dosificar diariamente hasta que ya no exista un riesgo de exposición significativa a los yodos radiactivos de los productos de fisión. [11] [12] El yodo-131 (el contaminante de yodo radiactivo más común en la lluvia radiactiva) también se desintegra relativamente rápido con una vida media de ocho días, de modo que el 99,95% del yodo radiactivo original ha desaparecido después de tres meses.