Todo está compuesto de átomos. Los átomos de cada elemento tienen una estructura única compuesta por las entidades subatómicas del núcleo y los electrones que lo rodean. Es la configuración electrónica de los átomos de cada elemento la que determina las propiedades de los elementos. En la actualidad sabemos de qué están hechas la mayor parte de las cosas, como el agua (de elementos hidrógeno y oxígeno) o los vidrios que usamos en nuestras ventanas (silicio), pero hay una pregunta que todavía no podemos responder completamente: ¿De qué estamos hechos los seres humanos?
La composición básica del cuerpo humano, más conocido como el CHONPS (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) no es la historia completa; los seres humanos tenemos dentro de nosotros otro tipo de elementos, como el selenio, boro, cromo, cobre, flúor, molibdeno, silicio, estaño, vanadio y zinc.
La física nos propone diferentes formas de observar la interacción de los átomos sin necesidad de ver los átomos directamente. Cada elemento de la tabla periódica tiene una “huella digital”; esta huella digital es la energía fluorescente del átomo.
Recordemos el modelo atómico de Bohr (el más usado para fines ilustrativos) donde observamos a los electrones orbitando el núcleo del átomo en diversos niveles definidos por su energía (figura 1). La transición de los electrones en niveles de mayor energía a niveles de menor energía producirá un fotón (partícula/onda de luz), este fotón producido tendrá una energía única que dependerá del átomo que lo produjo (calcio, sodio, potasio, fósforo, azufre, selenio, entre otros). Los fotones resultantes de cada interacción son únicos de cada elemento químico, son la huella digital de los elementos. Este mecanismo recibe el nombre de fluorescencia de rayos X (figura 2).
Figura.1 Modelo atómico de Bohr. Fuente: geoenciclopedia.com
Imaginemos el átomo estable con sus electrones orbitando, cuando de pronto un rayo de radiación lo golpea tan fuerte que expulsa un electrón del átomo. Ahora nuestro átomo es inestable, lo que provocará un reacomodo de electrones. Los electrones en los niveles de mayor energía bajarán a los niveles de menor energía, generando un fotón. ¿Cómo se utiliza todo este enredo de movimiento de electrones y fotones para el diagnóstico de las enfermedades? La física nos ha dicho que podemos excitar átomos para producir fotones que nos dirán qué átomos/elementos específicos tenemos frente a nosotros.
Algunas enfermedades son producidas por el exceso de elementos químicos en el cuerpo humano como el plomo, cadmio, selenio, uranio, entre otros.
Podemos analizar la orina, esto podría revelar detalles del sistema excretor o las células para saber si están absorbiendo algún elemento tóxico, algo útil para saber la efectividad en quimioterapia, analizar una célula tumoral para saber si la quimio alcanzó realmente los tumores.
Algunas enfermedades, como la intoxicación por plomo o selenio, suelen mostrar los síntomas hasta que existen concentraciones muy altas en la sangre. Con estos análisis podemos detectar las enfermedades en etapas tempranas. En este sentido, las concentraciones de elementos sirven como una señal de enfermedad asociada con exceso (o deficiencia, en su caso) de este elemento.
La física ha sido una aliada de la biomédica para el desarrollo de nuevas tecnologías de la salud. La nueva pregunta es: ¿Dónde debemos buscar los átomos? Esta pregunta, mis estimados lectores, es la pregunta que se hace parte de la comunidad científica en estos momentos. Si buscamos en la sangre podremos encontrar elementos tóxicos que están transportándose en el cuerpo de manera incógnita, sin ser reconocidos o detectados. Un grupo de científicos europeos se preguntó qué encontraría en la sangre de pacientes con Alzheimer y, para su sorpresa, encontraron cantidades elevadas de aluminio, arsénico y plomo.
El cuerpo humano es una gran incógnita que el esfuerzo de muchos científicos ayudará a resolver. ¡La cacería de átomos continúa! H
Figura. 2 Fluorescencia de rayos X.
Fuente: Modificado de Fernández-Ruiz, 2000
M.C. Jorge Luis Rodríguez Alejandre/ Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dra. Nabanita Dasgupta-Schubert / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo