Grupo da USP calcula dose de radiação em osso de vítima do bombardeio a Hiroshima

Primeiro trabalho de dosimetria retrospectiva por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica feito com tecido humano de vítimas do ataque nuclear foi descrito na revista PLOS One

Karina Toledo  |  Agência FAPESP – O bombardeio das cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki pelos Estados Unidos, em 1945, foi o primeiro e único momento na história em que armas nucleares foram usadas contra alvos civis. Uma série de estudos teve início após esse episódio com o objetivo de mensurar o impacto do ataque sobre as vítimas – tanto para determinar a dose de radiação a que foram expostas, como para entender os efeitos dessa exposição sobre o DNA e a saúde de modo geral.

Dando continuidade a uma pesquisa que começou ainda nos anos 1980, sob a coordenação do físico Sérgio Mascarenhas, professor na Universidade de São Paulo (USP), pesquisadores brasileiros descreveram em artigo na revista PLOS One um método capaz de dosar com precisão a radiação absorvida por amostras de ossos de vítimas da explosão nuclear no Japão.

O trabalho foi conduzido durante o pós-doutorado de Angela Kinoshita, atualmente docente da Universidade do Sagrado Coração, em Bauru, sob supervisão de Oswaldo Baffa, professor da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP-USP).

“Usamos uma técnica conhecida como espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica para fazer um trabalho de dosimetria retrospectiva. Atualmente, existe um interesse renovado nesse tipo de metodologia devido ao risco de atentados terroristas em países como Estados Unidos”, disse Baffa à Agência FAPESP.

“Imagine que alguém detone uma bomba comum em Nova York e grude no explosivo um pouco de material radioativo. Técnicas como essa podem ajudar a identificar quem foi exposto à poeira radioativa e necessita de tratamento”, disse.

Como explicou Kinoshita, o ineditismo do estudo está relacionado com o fato de as amostras avaliadas serem oriundas de tecido humano de vítimas do ataque a Hiroshima.

“Existiam muitas dúvidas sobre a viabilidade de usar essa metodologia para determinar a dose depositada nessas amostras, devido a todos os processos envolvidos no episódio. Esse trabalho confirma que isso é viável e abre várias possibilidades de pesquisas futuras que poderão esclarecer detalhes do ataque nuclear”, disse a pesquisadora.

O equipamento usado na investigação foi adquirido durante um projeto coordenado por Baffa e apoiado pela FAPESP.

O início

Ainda na década de 1970, quando lecionava no Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), Mascarenhas descobriu que quando irradiava ossos humanos com raios X ou raios gama o material se tornava levemente magnético – propriedade conhecida como paramagnetismo.

Isso ocorre porque a parte mineral do osso – formada por um cristal chamado hidroxiapatita (fosfato de cálcio cristalino) – absorve íons de dióxido de carbono (CO2). Ou seja, quando a amostra é irradiada, o CO2 ali presente perde elétrons e vira CO2-. Esse radical livre funciona como um marcador da dose recebida pelo material.

“Descobri que poderíamos empregar essa propriedade para fazer dosimetria de radiação e comecei a usar o método na datação arqueológica”, contou Mascarenhas.

O objetivo, na época, era calcular a idade de ossadas encontradas em sambaquis – montes criados pelos habitantes primitivos do Brasil com restos de moluscos, esqueletos de seres pré-históricos, ossos humanos, conchas e utensílios feitos de pedra ou ossos – com base na dose de radiação natural que o material havia absorvido ao longo dos anos em contato com elementos como tório, presentes na areia da praia.

O trabalho rendeu um convite para lecionar na Harvard University, nos Estados Unidos. Antes de partir para o território norte-americano, porém, Mascarenhas decidiu ir ao Japão tentar obter amostras de ossos de vítimas das bombas atômicas e, assim, testar seu método.

“Deram-me uma mandíbula e resolvi medir a dose de radiação lá mesmo, na Universidade de Hiroshima. Eu precisava comprovar que minha descoberta era verdadeira por meio de experiências”, contou.

Mascarenhas conseguiu demonstrar que era possível obter um sinal dosimétrico daquela amostra, apesar da tecnologia ainda rudimentar e da falta de computadores para ajudar a processar o resultado. O trabalho foi apresentado com grande repercussão durante o tradicional March Meeting promovido anualmente pela American Physical Society. As amostras foram trazidas por Mascarenhas para o Brasil, onde estão até hoje.

“Nesses últimos 40 anos houve um grande avanço na instrumentação, que se tornou mais sensível. Atualmente, é possível ver o gráfico na tela do computador e obter uma tabela com os dados digitalizados. Além disso, os estudos de Física básica também evoluíram, permitindo simular e manipular o sinal obtido com a amostra por técnicas computacionais”, disse Baffa.

Esses avanços, acrescentou o pesquisador, permitiram neste novo trabalho separar o sinal que corresponde à dose de radiação absorvida durante o ataque nuclear do chamado sinal de fundo – uma espécie de ruído que cientistas suspeitam ser resultado do aquecimento sofrido pelo material durante a explosão.

“O sinal de fundo é uma linha larga, que pode ser produzida por várias coisas diferentes, não tem uma assinatura específica. Já o sinal dosimétrico tem uma característica espectral. Cada radical livre vai ressonar em uma determinada posição do espectro quando exposto a um campo magnético”, explicou Baffa.

Metodologia

Para fazer a medição, os pesquisadores removeram pedaços milimétricos da mesma mandíbula usada no estudo anterior. As amostras foram novamente irradiadas no laboratório – técnica conhecida como dose aditiva.

“Adicionamos radiação ao material e vamos medindo como o sinal dosimétrico cresce. Depois construímos uma curva e fazemos a extrapolação com o objetivo de calcular qual era a dose inicial, quando o sinal era supostamente zero. É um método de calibração que nos permite medir amostras diferentes, pois cada osso e cada parte do mesmo osso tem uma sensibilidade diferente à radiação, que depende de sua composição”, explicou Baffa.

Graças à combinação de técnicas, foi possível medir uma dose de aproximadamente 9,46 Gray (Gy) – considerada alta, na avaliação de Baffa. “Uma dose de 5 Gy exposta pelo corpo todo, cerca de metade do valor obtido, já é fatal”, disse.

O valor foi compatível com a dose obtida por meio de outras técnicas aplicadas em amostras não biológicas, como, por exemplo, na medição da luminescência de grãos de quartzo presentes nos fragmentos de tijolos e telhas encontrados no local das explosões. Segundo os autores, também está próximo do resultado de técnicas biológicas de medição, aplicadas em estudos de longo prazo que usaram como parâmetro as alterações no DNA de sobreviventes.

“A medida que obtivemos agora é mais confiável que a preliminar, é a mais atualizada. Mas estou atualmente avaliando uma metodologia cerca de mil vezes mais sensível que a ressonância paramagnética. Dentro de alguns meses teremos novidades”, adiantou Mascarenhas.

O artigo Electron spin resonance (ESR) dose measurement in bone of Hiroshima A-bomb victim (doi 10.1371/journal.pone.0192444), de Angela Kinoshita, Oswaldo Baffa e Sérgio Mascarenhas, pode ser lido em e http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0192444.