El CO2 es un gas no inflamable, no explosivo y no radiactivo que se utiliza en todo el mundo en los campos físico, químico, biológico y médico. Mediante síntesis química, se puede producir una gran cantidad de compuestos complejos utilizando 13CO2 como materia prima. Estos compuestos tienen una amplia gama de aplicaciones en normas ambientales, investigación forense y diagnóstico. Es bien sabido que la urea marcada con 13C se puede utilizar como prueba de aliento (tras la administración oral de urea marcada con 13C al sujeto, si existe infección por H. pylori en el estómago, la urea marcada con 13C se puede descomponer en CO2 marcado con 13C; por lo tanto, la infección por H. pylori se puede diagnosticar detectando 13C-CO2 en el aliento exhalado con un espectrómetro de masas de relación isotópica de gases de alta precisión). (Dado que la urea marcada con 13C administrada por vía oral se distribuye uniformemente al llegar al estómago, la infección por H. pylori puede detectarse con precisión siempre que esté presente en el sitio de contacto con la urea marcada con 13C). En los últimos años, se han incorporado a la práctica médica otros compuestos similares en pruebas de aliento no invasivas. El 13CO2 también se utiliza como gas láser. Se emplea no solo en investigación básica, sino también en la clínica para la laparoscopia láser.
Los biólogos alimentan algas, bacterias y otros microorganismos con gas marcado isotópicamente con 13C para estudiar sus procesos metabólicos mediante RMN. Se puede extraer una variedad de aminoácidos, proteínas, grasas, azúcares y ADN de organismos marcados con 13C. El número de componentes extraídos aumenta drásticamente cuando las algas o bacterias marcadas se utilizan para producir microorganismos avanzados. Los científicos utilizan los componentes marcados para determinar la estructura de las macromoléculas y las interacciones de los grupos de coordinación entre las proteínas. Cultivar algas en una atmósfera de 13CO2 puro permite que las algas se marquen uniformemente con 13C, y algunas personas han alimentado gallinas con esta espirulina marcada con 13C, lo que permite el estudio de los aminoácidos activos.
Una aplicación importante de la glucosa y el ácido glutámico marcados con 13C es la resonancia magnética (RM) metabólica compensatoria del cerebro. La proliferación celular se puede medir con ADN marcado con 13C. Mediante componentes marcados con 13C y espectroscopia de resonancia magnética (ERM) de 13C, es posible explorar la estructura y cuantificación de genes para obtener una visión integral de los genes humanos y los cambios en la composición molecular de las células vivas. La aplicación directa de 13CO2 a sistemas biológicos (por ejemplo, cubriendo suelos de campo con aire enriquecido con 13CO2) permite monitorizar la dinámica del carbono en organismos para experimentos biológicos. Las sustancias marcadas con 13C se pueden utilizar para rastrear la composición del carbono orgánico de los suelos, así como los canales de transporte.
Dado que las plantas absorben CO2 del aire, este también puede marcarse con 13C. Esto puede utilizarse en la investigación científica básica y aplicada. Por ejemplo, para estudiar la biodisponibilidad de nutrientes y el metabolismo de la materia orgánica alimentada con plantas marcadas (biodisponibilidad de nutrientes de diferentes alimentos en animales y humanos). El desarrollo de compuestos marcados con 13C e instrumentación analítica ha propiciado la expansión de las aplicaciones de isótopos estables, abriendo nuevas áreas de conocimiento sobre los seres humanos y el medio ambiente.
Fecha de publicación: 26 de junio de 2024