Los trazadores radiactivos revolucionaron la bioquímica

Experientia docet

Fue Maria Sklodowska Curie la primera en afirmar que se podían usar las emisiones de un elemento radioactivo para seguir un proceso químico o físico.

Gustave Bémont (químico creador de la marcha analítica de la destilación fraccionada), Pierre y Marie Curie en el laboratorio de rue Vauquelin
Gustave Bémont (químico creador de la marcha analítica de la cristalización fraccionada), Pierre y Marie Curie en el laboratorio de rue Vauquelin

Entre 1896 y 1898 usó la cristalización fraccionada de los cloruros de bario y bismuto para separar las impurezas menos solubles que consistían en los cloruros de radio y polonio en muestras de pecblenda. Podía seguir el progreso del fraccionamiento midiendo la radioactividad usando un electrómetro piezoeléctrico diseñado por su marido, Pierre, y el hermano de éste, Jacques.

spinthariscope

En 1903 William Crookes inventaba el espintariscopio, un dispositivo para contar los destellos luminosos (centelleos) que los rayos del radio producían en una pantalla de sulfuro de zinc. Si bien fue muy empleado por Ernest Rutherford y su equipo en los primeros días de la investigación radioactiva, por ejemplo, la técnica de Crookes cansa la vista del experimentador, por lo que un estudiante de Rutherford, Hans Geiger, consideró usar la capacidad ionizante de las partículas alfa, beta y gamma emitidas durante la desintegración radioactiva: un electrómetro era capaz de registrar el paso de cada partícula cargada, de cada ion formado.

Contador Geiger-Müller de 1932
Contador Geiger-Müller de 1932

Ayudado por Walther Müller, Geiger mejoró enormemente la sensibilidad de su dispositivo en 1928. El contador Geiger-Müller reemplazó casi completamente al espintariscopio hasta los años cuarenta, cuando el desarrollo de la fotoelectricidad y de los fotomultiplicadores supuso una vuelta a las técnicas de centelleo, ahora cuantificables con precisión.

El trazador o indicador radiactivo de Curie fue expuesto como técnica general en 1913 por György Hevesy (por lo que ganaría el Nobel en 1943), que señaló la posibilidad de usar radio D (lo que después se supo que era un isótopo del plomo, plomo-210) como un trazador para el plomo. Hevesy usaría la técnica para medir la absorción del plomo por las plantas.

En 1918 un compañero de Hevesy, Friedrich A. Paneth usó trazadores para probar la existencia de hidruro de bismuto disolviendo torio C (en realidad bismuto-212) en ácido clorhídrico y midiendo la radioactividad del hidrógeno producido.

Tras la separación del deuterio por parte de Harold Urey en 1932 (por lo que recibiría el premio Nobel en 1934) y la posterior separación de los isótopos radiactivos del oxígeno el nitrógeno y el carbono, los químicos se dieron cuenta de su potencial para el seguimiento de los mecanismos de reacción química. Así, en 1935, Edward Hughes consiguió describir el mecanismo de la inversión Walden en la que una sustancia ópticamente activa se convierte en su esteroisómero (el centro activo se convierte en su imagen en el espejo).

Urey promovió activamente el uso de los radioisótopos, que estaban presentes de forma natural en los sistemas biológicos, para trazar los compuestos intermedios del metabolismo. Los isótopos naturales tienen la ventaja de que son detectables tanto por espectrómetros de masas como por los contadores Geiger-Müller. Fue Urey quien se los proporcionó a Rudolf Schoenheimer quien los usó, de forma muy creativa, para seguir el metabolismo de las grasas y el nitrógeno. El marcado biológico de biomoléculas se asocia a las técnicas desarrolladas por Schoenheimer a finales de los años treinta.

Los científicos pronto dispusieron de isótopos artificiales creados en ciclotrones, especialmente del fósforo-32 para estudiar las reacciones orgánicas. Como consecuencia del proyecto Manhattan tras la Segunda Guerra Mundial el uso de radioisótopos artificiales (incluyendo el fósforo y el azufre) estuvo disponible en parte como propaganda del uso pacífico de la energía nuclear.

Contador de centelleo líquido moderno.
Contador de centelleo líquido moderno.

La disponibilidad en cantidades más que significativas de unos radioisótopos de elementos tan importantes desde el punto de vista biológico, junto a la sustitución de los contadores Geiger-Müller por los espectrómetros automáticos de centelleo líquido desarrollado por Lyle E. Packard en 1953 llevó a la explosión del conocimiento bioquímico de los años cincuenta y sesenta. Una tecnología que después probaría ser fundamental en el desarrollo de la biología molecular.

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En la serie Apparatus buscamos el origen y la evolución de instrumentos y técnicas que han marcado hitos en la historia de la ciencia.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Esta anotación participa en la LI Edición del Carnaval de Química que organiza Scientia.

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