El fósforo-32 ( 32 P) es un isótopo radiactivo del fósforo . El núcleo del fósforo-32 contiene 15 protones y 17 neutrones , un neutrón más que el isótopo más común del fósforo, el fósforo-31. El fósforo-32 solo existe en pequeñas cantidades en la Tierra , ya que tiene una vida media corta de 14 días y, por lo tanto, se desintegra rápidamente.
El fósforo se encuentra en muchas moléculas orgánicas , por lo que el fósforo-32 tiene muchas aplicaciones en medicina , bioquímica y biología molecular , donde se puede utilizar para rastrear moléculas fosforiladas (por ejemplo, para dilucidar vías metabólicas ) y marcar radiactivamente el ADN y el ARN .
El fósforo-32 tiene una vida media corta de 14,268 días y se desintegra en azufre-32 por desintegración beta [1] como se muestra en esta ecuación nuclear:
De esta desintegración se liberan 1,709 MeV de energía. [2] La energía cinética del electrón varía en promedio en aproximadamente 0,5 MeV y el resto de la energía es transportada por el antineutrino electrónico , casi indetectable . En comparación con otros nucleidos emisores de radiación beta, el electrón es moderadamente energético. Está bloqueado por alrededor de 1 m de aire o 5 mm de vidrio acrílico .
El núcleo de azufre-32 producido está en el estado fundamental , por lo que no hay emisión adicional de rayos gamma .
El fósforo-32 tiene importantes usos en medicina , bioquímica y biología molecular . Solo existe de forma natural en la Tierra en cantidades muy pequeñas y su corta vida media implica que deben producirse cantidades útiles de forma sintética. El fósforo-32 puede generarse de forma sintética mediante la irradiación de azufre-32 con neutrones moderadamente rápidos, como se muestra en esta ecuación nuclear:
El núcleo de azufre-32 captura el neutrón y emite un protón, reduciendo el número atómico en uno mientras mantiene el número másico de 32.
Esta reacción también se ha utilizado para determinar el rendimiento de las armas nucleares. [3] [4]
El fósforo es abundante en los sistemas biológicos y, como isótopo radiactivo, es casi idéntico químicamente a los isótopos estables del mismo elemento. El fósforo-32 se puede utilizar para marcar moléculas biológicas. La radiación beta emitida por el fósforo-32 es lo suficientemente penetrante como para ser detectada fuera del organismo o tejido que se está analizando.
Las vías metabólicas de los organismos utilizan ampliamente el fósforo para generar diferentes biomoléculas dentro de la célula. El fósforo-32 se utiliza para analizar las vías metabólicas en experimentos de pulso-persecución , en los que un cultivo de células se trata durante un breve periodo de tiempo con un sustrato que contiene fósforo-32. La secuencia de cambios químicos que se producen en el sustrato se puede rastrear detectando qué moléculas contienen fósforo-32 en varios puntos temporales después del tratamiento inicial.
El ADN y el ARN contienen una gran cantidad de fósforo en los enlaces fosfodiéster entre las bases de la cadena de oligonucleótidos . Por lo tanto, es posible rastrear el ADN y el ARN reemplazando el fósforo por fósforo-32. Esta técnica se utiliza ampliamente en el análisis Southern blot y Northern blot de muestras de ADN y ARN respectivamente. En ambos casos, una sonda de ADN que contiene fósforo-32 se hibrida con su secuencia complementaria, donde aparece en un gel. Su ubicación puede detectarse luego mediante una película fotográfica.
El fósforo-32 se utiliza en la ciencia vegetal para rastrear la absorción de fertilizantes por parte de las plantas desde las raíces hasta las hojas . El fertilizante marcado con fósforo-32 se administra a la planta hidropónicamente o a través del agua en el suelo, y el uso del fósforo se puede mapear a partir de la radiación beta emitida. La información obtenida al mapear la absorción de fertilizantes muestra cómo la planta absorbe y utiliza el fósforo del fertilizante. [5]
La alta energía de las partículas beta emitidas y la baja vida media del fósforo-32 lo hacen potencialmente dañino; su actividad molar es de 338,61 TBq/mmol (9151,6 Ci/mmol) y su actividad específica es de 10,590 EBq/kg (286,22 kCi/g). Las precauciones de seguridad típicas al trabajar con fósforo-32 incluyen el uso de un dosímetro personal para monitorear la exposición y un escudo de radiación acrílico o perspex para proteger el cuerpo. El blindaje denso, como el plomo, es menos efectivo debido a la radiación de frenado de alta energía producida por la interacción de la partícula beta y el blindaje. Debido a que la radiación beta del fósforo-32 es bloqueada por alrededor de 1 m de aire, también es aconsejable usar dosímetros en las partes del cuerpo, por ejemplo los dedos , que entran en contacto cercano con la muestra que contiene fósforo-32.