Como sabéis, cerramos el año en CONADEIP con una serie de artículos dedicados a la tabla periódica de los elementos químicos. Durante las últimas semanas, hemos visto cómo todo está compuesto por los primeros 92 elementos químicos de la tabla, todos los cuales se fabricaron en las distintas etapas por las que atraviesan las estrellas. Hemos visto cómo respiramos muchos de estos elementos, cómo estamos formados por muchos otros de estos átomos y el papel que juegan las mujeres en el descubrimiento de estos elementos. En este artículo vamos a mostrar que los elementos de la tabla periódica se pueden usar para hacer el bien, pero también el mal. Como todos deberíamos saber, el hecho de que algo sea natural y nada más natural que los elementos químicos no significa que sea inherentemente bueno o malo para nosotros.
Como en otros artículos, es imposible hacer una revisión completa de todos los elementos que se han utilizado en la curación y la enfermedad, muchos de ellos incluso para ambos, por lo que nos centraremos en aquellos que destacan en un aspecto claro u otro.
Elementos químicos para curar
En este apartado, el elemento que más destacaría es el carbono (C), del que se habló en un artículo anterior. La razón de esto es que prácticamente todos los medicamentos que usamos se basan en la química del carbono y la variedad casi infinita de compuestos que se pueden extraer de los andamios de carbono. La química del carbono es la principal responsable de tratamientos que van desde la aspirina hasta la inmunoterapia. En esta sección, sin embargo, nos enfocamos en un aspecto mucho menos conocido. diagnosticar enfermedades con diferentes elementos.
Las técnicas de imágenes médicas le permiten “ver” el interior del cuerpo. Hay varios fenómenos físicos que han hecho posible el desarrollo de muchas técnicas de imagen. desde la tomografía por emisión de positrones (PET) hasta la tomografía computarizada (TC), el escáner típico de un hospital, hasta la tomografía por resonancia magnética (MRT). Estas pruebas de imagen pueden utilizar sustancias químicas que se acumulan en la enfermedad que queremos detectar y que nos permiten hacer el diagnóstico. Estas sustancias, agentes de contraste o trazadores, funcionan porque contienen un elemento que, en cualquiera de estas técnicas, puede proporcionar una señal que diferencia la zona de la enfermedad del resto del tejido. De los muchos que existen, nos centraremos en dos de los más importantes: gadolinio y flúor.
GADOLINIO
Su símbolo químico es Di-s y su número atómico es 64. Este elemento recibió su nombre de Johan Gadolin, un químico sueco que investigó un mineral de tierras raras, la gadolinita.
Di-s no tiene ninguna función biológica y su presencia en la dieta es mínima, estimada en menos de 1 mg por año. Sin embargo, tiene una propiedad que lo ha convertido en uno de los elementos más importantes de la medicina; es una sustancia paramagnética. Esto significa que puede actuar como un pequeño “imán” que influye en el comportamiento magnético de otras sustancias. En la tecnología MRT en particular, Gd modifica el comportamiento magnético de los protones de las moléculas de agua. Esto da como resultado una señal brillante que es fácil de identificar en la imagen en la que se ha acumulado Gd. Para que esta propiedad tenga un efecto práctico, se debe lograr “solo” que el Gt se acumule donde se localiza la patología. Para ello, el gadolinio se une dentro de un agente complejante a biomoléculas como anticuerpos o péptidos, que dirigen su acumulación al área de interés tan pronto como se inyectan en el paciente.
Figura 1. Metal gadolinio (izquierda) y una imagen de resonancia magnética típica en el Gd que destaca un tumor
FLÚOR
El flúor con el símbolo F tiene un número atómico de 9 y es uno de los elementos más interesantes de la tabla periódica. Por sus propiedades, podría incluirse en casi todos los artículos de esta serie. Por supuesto, sucedió hace millones de años en explosiones estelares. Está presente en el cuerpo humano, hasta 6 mg en total, especialmente en los huesos. Se ha utilizado en muchos medicamentos, incluidos varios de los principales antibióticos. Además, también es un elemento que lamentablemente ha sido inhalado; Como agente de guerra química, jugó un papel triste y prominente en la Primera Guerra Mundial. Aquí, sin embargo, nos centraremos en otro de sus usos que ciertamente es menos conocido.
El flúor presente en nuestros huesos es un isótopo estable de masa atómica 19. Recuerde que un isótopo de un elemento es uno con el mismo número atómico (número de electrones y protones) pero con un número diferente de neutrones en el núcleo. Sin embargo, F también puede tener una masa atómica de 18 (escrito como 18F). En este caso, es un elemento inestable que se descompone en otros elementos estables que emiten radiación. Por tanto, es un elemento radiactivo. Esa palabra, radioactivo, que suele despertar todos los miedos, es mucho menos peligrosa de lo que crees y, de hecho, puede resultar muy útil, como en este caso. En el camino hacia un elemento estable, 18F emite dos partículas llamadas positrones. Estas son las antipartículas del electrón, misma masa pero carga positiva. Cuando estas partículas abandonan el átomo de F, chocan con los electrones, destruyéndose entre sí y creando rayos gamma que son capturados por el equipo de imagen, en este caso PET. Dado que es un proceso radiactivo, la sensibilidad de esta técnica es insuperable y puede detectar cantidades extremadamente pequeñas del compuesto que transporta el átomo de 18F. Al igual que con Di-s, para ser útil en el diagnóstico, uno debe asegurarse de que la conexión se establezca en la enfermedad. Uno de estos compuestos es la fluorodesoxiglucosa, 18FDG para los amigos. En una muestra de ingenio, los químicos diseñaron un compuesto que es exacto a la glucosa, excepto uno de los grupos OH, que se cambia por 18F. De esta forma, no solo da una señal en la PET, sino que las células tampoco pueden degradarla y se acumula. Debido a que las células cancerosas usan más glucosa, la molécula se acumula mucho más en estas células que en las células sanas para poder identificarla.
Elementos químicos para enfermarse
Nada más lejos de nuestra intención que caer en la quimofobia. Sin embargo, es evidente que ciertos elementos tienen propiedades que los hacen particularmente peligrosos para la vida. De la larga lista de elementos que pueden usarse para causar daños, por ejemplo, también nos detendríamos en el flúor del que acabamos de hablar aquí. Nos centraremos en dos: mercurio y talio.
MERCURIO
El mercurio tiene como símbolo Hg y un peso atómico de 80. Este símbolo proviene del latín, hydrargirium o plata líquida y es que el mercurio es uno de los pocos elementos que se presentan de forma natural en forma líquida (el otro es el bromo). A pesar de su toxicidad, el Hg se ha utilizado en diversos remedios durante siglos, por ejemplo como laxante, diurético, desinfectante o, sobre todo, contra la sífilis. Todavía se usa sorprendentemente en la medicina tradicional china en la actualidad. Pero no solo se usó regularmente en China. En la antigua Grecia y Roma, los cosméticos a base de mercurio eran famosos. Siglos más tarde, en la Edad Media, su uso revivió, nunca mejor dicho, a través del trabajo de los alquimistas y la búsqueda de la piedra y la vida eterna del filósofo.
Dependiendo de la forma química en la que se presente, su toxicidad varía ampliamente. Mientras que el mercurio (I) es el menos tóxico debido a su baja solubilidad en agua, el mercurio (II) y sus compuestos orgánicos son mucho más tóxicos. Otro hecho que lo hace aún más complejo de usar es que es volátil en estado metálico y líquido y sus vapores se absorben fácilmente en los pulmones. La ingestión de una gran cantidad de mercurio de esta manera provoca fuertes dolores de cabeza, náuseas, diarrea, salivación excesiva y pérdida de dientes. El efecto es diferente cuando se absorben pequeñas cantidades durante largos períodos de tiempo. En este caso, el cerebro es el más afectado, provocando efectos como fatiga, debilidad, pérdida de memoria, depresión y paranoia. Lo que se conoce como enfermedad del sombrerero porque en el siglo XIX, el Hg se usaba para procesar fieltros de sombreros, razón por la cual esta enfermedad, el hidrargirismo, era una ocurrencia común entre los fabricantes de sombreros. Es bien sabido que Lewis Carroll basó este hecho en el personaje del sombrerero loco de “Alicia en el país de las maravillas”. Otro personaje histórico asociado con Hg es, por ejemplo, el poeta escocés Robert Burns, que padecía enfermedades de transmisión sexual. Isaac Newton también. El análisis de su cabello conservado revela una gran cantidad de Hg, en este caso debido a su trabajo en alquimia (¡al que dedicó más tiempo que a la física!). En este caso, no fue una ETS ya que permaneció célibe toda su vida.
Como puede ver, el Hg es un elemento con el que hay que tener cuidado, aunque menos que el último elemento del que nos ocuparemos.
Talio
El talio con el símbolo Tl y el número atómico 81 es un metal pesado extremadamente tóxico. Su toxicidad se debe al hecho de que el potasio está siendo reemplazado en sus funciones biológicas. El Tl se absorbe directamente a través de la piel y reemplaza al potasio, por ejemplo, en las enzimas activadas por potasio en el cerebro, los músculos y la piel. Esto conduce a los síntomas típicos de la intoxicación por TL: entumecimiento, hormigueo en los pies y las manos, problemas de lenguaje, debilidad generalizada y caída del cabello. El cuerpo reacciona a esta intoxicación expulsando el aceite, pero luego se “camufla” en el intestino con potasio y se reabsorbe. La única forma de poner fin a este ciclo de excreción-absorción es utilizar una sustancia que se una con más fuerza a la T1 que al potasio: el azul de Prusia. Este compuesto intercambia el potasio de su estructura por Tl y de esta manera puede finalmente ser expulsado.
La fama del veneno perfecto viene en parte por la literatura de Tl. En el conocido texto de Agatha Christie “El misterio del caballo pálido” en el que se describe el sulfato de talio y la posibilidad de usarlo para envenenamientos que como tales son muy difíciles identificar son. De hecho, ha habido casos en la vida real en los que esto ha sucedido como en la propia Inglaterra en 1971 cuando Graham Young envenenó a varios empleados al agregar sulfato de talio al café, lo que provocó dos muertes y varios con síntomas que nadie sabía cómo diagnosticar hasta que Young se dio cuenta. por sí mismo lo que había hecho. Sin embargo, este conocimiento no siempre es negativo, por ejemplo con la enfermera Marsha Maitland, quien, gracias a su lectura del libro de Agatha Christie, pudo diagnosticar el problema en una niña (para más información sobre esta historia, consulte una de las fuentes que conocemos). utilizado para este artículo).
Figura 2. Portada de una edición de “El misterio del caballo pálido” en la que el Tl se hizo aún más famoso.
Hinchar:
“Eso no estaba en mi libro de historia de la química”. Alejandro Navarro. 1a edición 2019
“Los bloques de construcción de la naturaleza” John Emsley. 1a edición 2003.
