Na początku XX wieku angielski chemik Frederick Soddy zdał sobie sprawę, że pierwiastek może mieć atomy o różnych masach, które są chemicznie nie do odróżnienia. Te różne typy nazywane są izotopami — atomami tego samego pierwiastka, które różnią się masą. Izotopy różnią się masą, ponieważ mają różną liczbę neutronów, ale są chemicznie identyczne, ponieważ mają tę samą liczbę protonów. Za to odkrycie Soddy otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1921 roku.
Izotop zawierający więcej niż zwykle liczbę neutronów nazywany jest izotopem ciężkim. Ciężkie izotopy są zwykle niestabilne, a niestabilne izotopy są radioaktywne. Izotop promieniotwórczy to izotop, którego jądro łatwo się rozpada, wydzielając cząstki subatomowe i energię elektromagnetyczną. Różne izotopy promieniotwórcze (izotopy promieniotwórcze) różnią się okresem półtrwania, czyli czasem potrzebnym do rozpadu połowy próbki izotopu o dowolnej wielkości.
Izotopy promieniotwórcze emitują cząstki subatomowe, które mogą być wykrywane i śledzone za pomocą technologii obrazowania. Słabo radioaktywne izotopy, zwane radioznacznikami, o krótkim okresie półtrwania, mogą być stosowane w obrazowaniu medycznym. Są one zwykle eliminowane z organizmu w ciągu kilku godzin lub dni przez płuca, mocz lub stolec. Ze względu na niską siłę emitowanego promieniowania i krótszy okres półtrwania, radioznaczniki te nie stanowią zagrożenia chorobami wywołanymi promieniowaniem.
Pozytonowa tomografia emisyjna wykrywa aktywność radioaktywnej glukozy, prostego cukru, który komórki wykorzystują jako energię. Kamera PET ujawnia, które tkanki pacjenta pobierają najwięcej glukozy. Najbardziej aktywne metabolicznie tkanki pojawiają się na obrazach jako jasne “gorące punkty”. PET może ujawnić masy rakowe, ponieważ komórki rakowe zużywają glukozę w dużym tempie, aby napędzać ich szybką reprodukcję.
Nadmierne narażenie na izotopy promieniotwórcze może uszkadzać komórki ludzkie, a nawet powodować raka i wrodzone niepełnosprawności, ale gdy narażenie jest kontrolowane, niektóre izotopy promieniotwórcze mogą być przydatne w medycynie. Radioterapia wykorzystuje promieniowanie wysokoenergetyczne do uszkadzania DNA komórek rakowych, co zabija je lub uniemożliwia ich podział.
Ten tekst jest częściowo zaadaptowany z Openstax, Chemistry 2e, Section 2.2 Evolution of Atomic Theory, Openstaxy, Anatomia i Fizjologia 2e, Sekcja 2.1: Pierwiastki i atomy: cegiełki budulcowe materii, oraz Openstax, Chemia 2e, Sekcja 21.5: Stosowanie izotopów promieniotwórczych.
