Leucipo de Mileto(Asia
Menor) concibió en el año 500 a de C. La posibilidad de dividir cada cosa
en dos partes (dicotomía), cada una de esas dos partes en otras dos, y así
sucesivamente; pero la dicotomía no es repetible al infinito. Tiene un
límite más allá del cual resulta imposible, y a ese limite se llega cuando
los fragmentos se identifican con el átomo. Átomo significa imposible de
dividir, indivisible, y en ese contexto la materia está formada por
átomos, cada uno de ellos rodeado de vacío. Átomos y vacío son los dos
componentes fundamentales de toda materia. La visionaria concepción de la
teoría atómica de Leucipo, basada puramente en especulaciones metafísicas,
constituyo una preciosa sugerencia para quienes, veinte siglos después,
habrían de confirmar científicamente en su esencia la teoría del
átomo.
Después de los griegos, el primer
hito que marcó el comienzo de las investigaciones científicas ocurrió a
mediados del siglo XVII. Robert Boyle, químico y físico, concibió
la idea del elemento, sustancia que no puede ser descompuesta en
constituyentes más simples. Un siglo después, Lavoisier estableció
la diferencia entre elementos y compuestos. El hidrógeno es un elemento,
el cloruro de sodio un compuesto. Poco después, John Dalton,
químico inglés, transportó el concepto del átomo desde el terreno
especulativo de la filosofía al campo objetivo de la ciencia, dando a
conocer en 1808 sus célebres postulados, de los que perduran dos: Toda
materia está compuesta de átomos; y todas las combinaciones químicas
tienen lugar entre átomos.
Sin duda, pocos descubrimientos
han producido la fascinación y el interés inmediato, tanto entre los
científicos como en el público, que despertó el hallazgo reportado por
Roentgen los primeros días de 1896: una nueva forma de energía, que
no se podía sentir, ni degustar, ni ver, ni oír, pero capaz de atravesar
no sólo la carne humana, sino hasta las paredes, amenazando con acabar
para siempre con la vida privada y la intimidad. Muchos investigadores
cambiaron el curso de sus trabajos y se dedicaron con furor al estudio y
utilización de los rayos del físico alemán de modo tal que un mes después
del anuncio, algunos cirujanos de Estados Unidos y de Europa se guiaban
por radiografías para realizar su trabajo. Pero los usos no se limitaron
al campo de la Medicina, hubo otros más disparatados, incluyendo sesiones
de ocultismo, que fueron ideados en todo el mundo para divertir a los
curiosos y engordar los bolsillos de los feriantes: el mismo
Roentgen estaba indignado ante el uso desaprensivo que se hacía de
su descubrimiento.
Wilhelm Conrad Roentgen,
de 50 años, rector de la Universidad de Würtzburgo era, a fines del año
1895, uno de los físicos dedicados a investigar el comportamiento de los
rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. Para
evitar la fluorescencia que se producía en las paredes de vidrio del tubo,
lo había envuelto con una cubierta de cartón negro. Entre los objetos que
estaban en su laboratorio figuraba una pequeña lámina impregnada con una
solución de cristales de platino-cianuro de bario, que por la
luminiscencia amarillo-verdosa que producía al ser tocada por la luz de
los rayos catódicos, era una sustancia frecuentemente empleada por los
investigadores.
Una tarde, al conectar por última
vez el carrete de Ruhmkorff a su tubo, descubrió que se iluminaba
el cartón con platino-cianuro de bario que se hallaba fuera del alcance de
los rayos emitidos, los cuales, en el mejor de los casos, se atenuaban a
unos 8 cm de la placa obturadora. Esta débil luminiscencia seguía siendo
visible aún en el otro extremo del laboratorio, a casi dos metros del tubo
envuelto en cartón negro.
Roentgen era daltónico y
no distinguía los colores de las insignias de sus alumnos en las fiestas
de la Universidad, pero eso no le impidió ver claramente la luz verde
emitida por el cartón, y, dada su mentalidad de investigador meticuloso,
no podía dejar pasar este fenómeno sin tratar de averiguar la causa.
Supuso que interponiendo un objeto entre la luz invisible y el cartón
fluorescente que la reflejaba, debería verse su sombra. Tenía un mazo de
cartas en el bolsillo; descubrió, para su sorpresa, que aún poniéndolo
entero, apenas se producía una sombra. Un libro grueso de mil páginas sólo
redujo levemente la luminiscencia del cartón con platino-cianuro de bario.
De modo que esta nueva radiación no sólo era invisible, sino que además
tenía la facultad de atravesar los cuerpos opacos. Como diría años después
el propio Roentgen, aquél fue "un regalo maravilloso de la
naturaleza".
Con el paso de los días
Roentgen tuvo la necesidad de documentar sus experimentos y pensó
en fotografiar la pantalla fluorescente donde se reproducía en forma
curiosa la silueta de los objetos interpuestos: el cuadrante y la aguja
magnética de su brújula, el cañón de la escopeta arrinconada contra la
pared, la moldura y los goznes de la puerta del laboratorio. Entonces hizo
un nuevo descubrimiento: la caja de placas fotográficas que tenía sobre la
mesa estaba completamente velada. Su intuición le dijo que los nuevos
rayos habían atravesado la caja y el envoltorio que protegían a las placas
de la luz y habían actuado también sobre la emulsión. Para comprobarlo
colocó la caja de madera que contenía las pesas de bronce de su balanza de
precisión sobre una placa fotográfica envuelta en su papel negro
protector, conectó su tubo y esperó. Al revelarla, encontró la
reproducción exacta de las pesas metálicas, sin embargo, la caja de madera
había desaparecido.
El descubrimiento más excitante
se produjo cuando Roentgen interpuso su propia mano entre el tubo y
la pantalla y comprobó que, si bien los tejidos blandos eran atravesados
por la radiación, el esqueleto se representaba nítidamente. El 22 de
diciembre de 1895 le pidió a su esposa Bertha que colocase la mano
sobre la placa de cristal y luego de 15 minutos de exposición, los huesos
de la mano y el anillo de casada de Bertha aparecieron en la placa
recién revelada. Ver su esqueleto le produjo a Frau Roentgen un
gran impacto y temor, lo sintió como una premonición de la
muerte.
Roentgen había apuntado
todas sus experiencias concienzudamente y entregó un manuscrito con sus
investigaciones el 28 de diciembre de 1895 a la Academia de Ciencias
Físicas y Médicas de Würtzburgo. La publicación apareció en el número
9 de la Sitzungs Berichte der Physikalisch Medizinischen Gessellschaft
zu Würtzburg la primera semana de 1896.
¿Cuál fue en realidad el mérito
de Roentgen?. Muchos de los físicos que trabajaban con los tubos de
Geissler o de Crookes, incluyendo a su propio ayudante
Zehnder, habían observado la luminiscencia de algunos materiales
próximos al tubo, pero ninguno de ellos reconoció este fenómeno como algo
especial, y por cierto ninguno se dedicó a investigarlo. Curiosamente
varios años antes, el propio Geissler trabajando en su laboratorio,
había reclamado a la casa de materiales fotográficos Ilford porque le
habían mandado placas totalmente veladas. Los rayos X de su tubo habían
sido con toda seguridad la causa de este fallo, pero solamente
Roentgen tuvo la mezcla suficiente de intuición y genio para
comprender que se enfrentaba a un tipo de energía desconocida y de
características tan sorprendentes que ni siquiera hubieran podido imaginar
las mentes más fértiles de la época.
Un antiguo condiscípulo, Franz
Exner, profesor de física de Viena, mantenía una afectuosa amistad y
una nutrida correspondencia con Roentgen, y fue uno de los primeros
en tener noticias del descubrimiento. Hasta poseía copias de las precarias
fotografías: la brújula, las pesas de bronce, el cañón de la escopeta, e
incluso la mano de Bertha. Exner estaba tan entusiasmado con
el descubrimiento de su amigo, que no dudó en compartirlo con el profesor
Lecher, de Praga, cuyo padre era el redactor en jefe de Die
Presse, un periódico de Viena. Así fue como, el 5 de enero de 1896,
los vieneses podían leer en la primera página del diario acerca de los
extraordinarios rayos X del Dr. Roentgen y contemplar la
reproducción de sus imágenes. A partir de aquí la noticia se difundió por
todo el mundo en forma veloz, siendo acogida con alabanzas y entusiasmo
por algunos, y con críticas y escepticismo por otros, como era de
esperarse. En 1901, Roentgen, que en toda su vida solamente aceptó
las distinciones de carácter científico, recibió el primer premio Nobel de
Física, siendo él el único nominado.
Sólo dos meses después del
anuncio del descubrimiento de los rayos X, un físico francés comunicó al
mundo que había encontrado unos rayos penetrantes similares, pero emitidos
por sales de uranio. Henri Becquerel, físico y académico como su
padre y su abuelo, y, como ellos, profesor en el Museo de Historia
Natural, publicó tres notas sucesivas a la Academia de Ciencias de
París, el 24 de febrero, el 2 y el 9 de marzo de 1896. Son las
primeras aplicaciones de los rayos X las que le incitaron a preguntarse si
los cristales de uranio que impresionaban sus placas fotográficas no
emitirían también rayos X. El anuncio del descubrimiento de la
radioactividad, a diferencia del de los rayos X, pasó totalmente
desapercibido, no sólo para el público, sino también para la comunidad
científica. Este hallazgo fue confirmado por Marie Sklodowska
Curie. Al investigar si en la naturaleza existen otros elementos
también dotados de la propiedad de emitir lo que ella denominó "los
rayos de Becquerel", descubrió dicha propiedad en el torio,
Becquerel y los esposos Curie recibieron el premio Nobel de
Física en 1903, y Marie Curie recibió también en 1911, el premio de
química. Vale decir que el fenómeno comprobado, o exclusivo del uranio,
configura una forma de energía específica, que ella propuso designar
radiactividad. Por tanto, el uranio y el torio, elementos dotados de esa
capacidad radiante natural se llaman radioelementos. En 1903 Ernest
Rutherford demostró que los rayos alfa y beta constan de partículas que se
mueven con rapidez, las cuales se llamaron partículas alfa y beta . De echo, las
partículas beta son electrones de alta velocidad y se pueden considerar el
equivalente radiactivo de los rayos catódicos. Después llegó a la
conclusión de que la radiación gamma es radiación de velocidad elevada similar
a los rayos X; no compuesta de partículas.
La estructura del átomo, tal como
la concebimos hoy, fue evidenciada paulatinamente durante 35 años. En
1897, Joseph Jhon Thompson (premio Nobel de física en 1906)
identificó el electrón. En 1911, Rutherford descubrió el protón y,
en 1932, James Chadwick (premio Nobel de física 1935) el neutrón,
si bien su existencia había sido prevista teóricamente 17 años antes por
Rutherford. Hasta 1911, el átomo se concebía como una esfera
electropositiva, hueca, que encerraba los electrones electronegativos. La
realidad es otra. De echo, el átomo se asemeja a un sistema planetario con
un sol central (el núcleo), integrado por protones electropositivos y por
neutrones sin carga y, a su alrededor, girando en órbitas, los electrones
electronegativos. Tal es la "imagen de Niels Bohr" (premio
Nobel de física 1922) que actualmente se acepta.
Reconocida la verdadera
estructura del átomo, recordamos que Dalton había enseñado que los
átomos de los diferentes elementos tienen pesos y propiedades diferentes.
Hoy sabemos que eso no es totalmente exacto, pero esa afirmación lleva
implícita un concepto que, expresado a la luz de los conocimientos
actuales, equivale a decir que cada elemento tiene un número de protones
que le es propio, lo identifica y lo define químicamente, a los que se
agrega un número variable de neutrones. Frederick Soddy (premio
Nobel de química de 1921) propuso denominar isótopos (iso: igual; topos:
lugar) a las variantes de cada elemento configuradas por un número igual
de protones y distinto de neutrones. Aquellos que emiten radiaciones son
isótopos radiactivos o radioisótopos (en la nomenclatura actual,
radionucleidos o radionúclidos)
Hasta 1933, solo se conocían los
elementos radiactivos que ofrece la naturaleza; es decir, los elementos
provistos de radiactividad natural. Entonces el matrimonio Frederic
Joliot e Irene Curie (premio Nobel de química 1935) descubrió
la posibilidad de su creación artificial. Lograron mediante el bombardeo
con partículas a la transmutación del aluminio y el boro estables en el
fósforo y ázoe radiactivos, respectivamente, acontecimiento trascendental
que comunicaron a la Academia Francesa el 15 de enero de 1934,
diciendo que "por primera vez ha sido posible crear la radiactividad en
núcleos atómicos estables mediante una causa exterior" y proponiendo
llamar a los elementos así creados radiofósforo y radioázoe,
respectivamente. Semanas después, Enrico Fermi (premio Nobel de
física de 1938) realizó en Roma igual hazaña, pero él bombardeó con
neutrones –idea genial, pues la neutralidad del neutrón hace de éste el
proyectil ideal, porque no lo rechaza la carga positiva del núcleo—. Desde
entonces se ha podido crear artificialmente isótopos radiactivos y es de
éstos que se vale la práctica de la medicina nuclear. La introducción de
los radioisótopos en el campo de la biología se debe a George von
Hevesy (premio Nobel de química de 1943) quien, en 1923 utilizando un
isótopo natural de plomo, investigó sobre el metabolismo del calcio en las
plantas (32P), con el cual realizó en ratas la primera
investigación biológica animal de la historia con un radioisótopo
artificial. Dicha investigación demostró que la radiactividad proporciona
una "marca" que permite su detección donde sustancias trazadoras
radiactivas o trazadores radiactivos.
La creación artificial del
radioyodo y el papel trascendente que juega la tiroides en el metabolismo
del yodo fueron factores determinantes en la orientación de las primeras
investigaciones radioisotópicas. Herz, Roberts y Evans
(1939) inyectaron a conejos con yodo radiactivo y comprobaron que se
acumula en la tiroides. Hamilton y Soley (1940)
administraron 131I a pacientes, midieron la tasa de radioyodo
acumulada en la tiroides, Hamilton y Lawrence aplicaron el
131I al tratamiento del hipertiroidismo, tratamiento que,
posteriormente se hizo extensivo y sus metástasis.
Coincidió con el desarrollo de
los progresos enunciados una serie de aplicaciones en el campo de la
hematología. Hahn (1941) utilizó 59Fe y verificó su
captación por la médula ósea, su incorporación a los glóbulos rojos, como
integrante de la hemoglobina y su pasaje ulterior a la sangre circulante,
lo que permitía la exploración funcional de la médula ósea.
Sterling y Gray(1950) utilizaron el 51Cr y,
sirviéndose de la propiedad de éste de incorporarse a los glóbulos rojos
maduros, que así quedaron marcados, procuraron determinar su vida media,
parámetro que pasó a ser valioso para el diagnóstico de las anemias
hemolíticas. Heinle y col. (1952) introdujeron el uso de la
vitamina B-12 marcada con 60Co para el diagnóstico de la anemia
perniciosa, método que Schilling (1953) perfeccionó.
Con anterioridad a los estudios
referidos, Blumgart y Weiss (1927) utilizaron radon-C para
determinar la velocidad de la corriente sanguínea. Posteriormente,
Prinzmetal y col. (1948) registraron la curva del radiocardiograma,
y Veall y col. (1948) midieron el volumen / minuto
cardíaco.
Por ese entonces, la radiología
convencional no ofrecía nuevas posibilidades para la reproducción de
imágenes resultantes de contrastes de densidades. En cambio, los
trazadores radiactivos, en función de las emisiones g , brindaban a los
mismos fines una posibilidad inédita, salvo que su objetivación requería
el medio apropiado. La creación del equipo "ad hoc" se debe a Cassen
y col. (1949), quienes empezaron por utilizarlo exitosamente en
conejos. Poco después, lo empleó Herbert Allen, Jr., en el
hombre para obtener las primeras imágenes de la tiroides previa inyección
de 100-200 m Ci de 131I . Así nació la centellografía, imagen
estática que configura una expresión morfológica. El equipo, registrado
bajo el nombre scintiscanner, se difundió rápidamente por el mundo,
conservando hasta hoy su vigencia. Es el centellógrafo lineal o de
detector móvil.
Con la invención del
centellógrafo se iniciaron investigaciones que tenían por fin, la
reproducción de la imagen de órganos o sistemas. La esencia de la cuestión
residía en el hallazgo del radionúclido primario o del compuesto marcado
que, reuniendo apropiadas condiciones físicas y de inocuidad, tuviera
afinidad selectiva por la estructura del cuerpo que interesaba explorar
(órgano de interés). Nació entonces la época de los agentes productores de
imágenes que dieron impulso a una actividad nueva, la de los
radiofármacos. Rejalí (1958), utilizando albúmina 131I ,
evidenció los pulsos sanguíneos. McAfee y Wagner (1960)
visualizaron el parénquima renal con Neohydrina 203Hg,
compuesto que Blau y Bender (1960) emplearon para comparar
su eficacia en la localización de tumores cerebrales con la de la albúmina
radioyodo. Johnson y col. (1960) obtuvieron centellogramas de bazo
con 51Cr, Tubis (1960) preparó Hipurán 131I
con el que inició un tipo de exploración renal funcional, el
renograma radioisotópico. Corey y col., con 47Ca, y
Fleming y col., con 85Sr (1961) realizaron la
centellografía ósea, y Blau y Bender (1962) la del páncreas
con 75selenio metionina. Taplin(1963) creó las
partículas de suero-albúmina marcadas con 131I e inició la
centellografía pulmonar por perfusión. Para concluir este resumen
fragmentario, corresponde destacar el uso del tecnecio-99m, introducido
por Hasper y col.(1964)para la centellografía de tiroides, bazo y
cerebro. Después, se extendió el campo de sus aplicaciones como agente
productor de imágenes están las expresiones de la economía.
La imagen de la centellografía
lineal, estática por definición, había satisfecho sus posibilidades y
finalidad. Entretanto, Hal Oscar Anger concibió (1956) la cámara
gamma (o de centelleo), que alcanzó su industrialización en 1964. Con la
cámara de Anger de detector fijo, la obtención prácticamente
instantánea de la imagen, sea en serie continua o selectiva, posibilitó,
además, el registro de fenómenos dinámicos.
Después de comprobar que la
insulina tiene propiedades antígenicas y produce anticuerpos,
Berson y Yalow desarrollaron en 1956 el radioinmunoanálisis
(RIA) que, conjugando técnicas inmunológicas y bioquímicas con las
radioisotópicas, posibilita la medida de cantidades infinitamente pequeñas
en concentraciones que van del nanogramo(10-9g) hasta el
picogramo(10-12g).Mediante el RIA, es dado hoy precisar el
valor de más de 200 compuestos de interés biológico, entre ellos hormonas,
enzimas, virus, alcaloides, fármacos, etc.
Terminamos aquí la recordación,
que aunque incompleta, abarca en lo esencial los antecedentes, la
concepción, el alumbramiento y el desarrollo de una nueva disciplina
científica y técnica. Con sus raíces en el siglo XIX, hace eclosión a
mediados del XX con una fuerza que avanza constantemente en nuevas
adquisiciones en todos los campos de la investigación básica y aplicada y
aún ofrece perspectivas trascendentes.
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