O CO2 é um gás não inflamável, não explosivo e não radioativo, utilizado mundialmente nas áreas física, química, biológica e médica. Através da síntese química, um grande número de compostos complexos pode ser produzido utilizando 13CO2 como matéria-prima. Esses compostos têm uma ampla gama de aplicações em normas ambientais, pesquisa forense e diagnósticos. É sabido que a ureia marcada com 13C pode ser utilizada como teste respiratório (após a administração oral de ureia marcada com 13C ao indivíduo, caso haja infecção por H. pylori no estômago, a ureia marcada com 13C pode ser decomposta em CO2 marcado com 13C; portanto, a infecção por H. pylori pode ser diagnosticada pela detecção de 13C-CO2 no ar expirado com um espectrômetro de massa de razão isotópica de gases de alta precisão). (Como a ureia marcada com 13C administrada por via oral se distribui uniformemente após atingir o estômago, a infecção por H. pylori pode ser detectada com sensibilidade sempre que estiver presente no local de contato com a ureia marcada com 13C). Nos últimos anos, outros compostos com essa ampla gama de propriedades em testes respiratórios não invasivos também passaram a ser utilizados na prática médica. O 13CO2 também é usado como gás laser em lasers, não apenas em pesquisa básica, mas também na clínica para laparoscopia a laser.
Biólogos alimentam algas, bactérias e outros microrganismos com gás isotopicamente marcado com 13C para estudar seus processos metabólicos usando RMN (Ressonância Magnética Nuclear). Uma variedade de aminoácidos, proteínas, gorduras, açúcares e DNA podem ser extraídos de organismos marcados com 13C. O número de componentes extraídos aumenta drasticamente quando as algas ou bactérias marcadas são utilizadas para produzir microrganismos mais complexos. Os cientistas usam os componentes marcados para determinar a estrutura de macromoléculas e as interações de grupos de coordenação entre proteínas. O cultivo de algas em uma atmosfera de 13CO2 puro permite que as algas sejam uniformemente marcadas com 13C, e algumas pessoas já alimentaram galinhas com espirulina marcada com 13C, o que possibilita o estudo de aminoácidos ativos.
Uma importante aplicação da glicose e do ácido glutâmico marcados com 13C é a ressonância magnética metabólica compensatória no cérebro. A proliferação celular pode ser medida com DNA marcado com 13C. Utilizando componentes marcados com 13C e a moderna espectroscopia de ressonância magnética com 13C (13C-MRS), é possível explorar a estrutura e a quantificação de genes para uma visão abrangente dos genes humanos e das alterações na composição molecular das células vivas. A aplicação direta de 13CO2 em sistemas biológicos (por exemplo, cobrindo solos agrícolas com ar enriquecido com 13CO2) permite o monitoramento da dinâmica do carbono em organismos para experimentos em condições reais. Substâncias marcadas com 13C podem ser usadas para rastrear a composição de carbono orgânico do solo, bem como os canais de transporte.
Como as plantas absorvem CO2 do ar, o CO2 também pode ser marcado com 13C. Isso pode ser usado em pesquisas científicas básicas e aplicadas. Por exemplo, na biodisponibilidade de nutrientes e no metabolismo da matéria orgânica alimentada com plantas marcadas (biodisponibilidade de nutrientes de diferentes alimentos em animais e humanos). O desenvolvimento de compostos marcados com 13C e de instrumentação analítica levou à expansão das aplicações de isótopos estáveis, abrindo novas áreas de conhecimento sobre os seres humanos e o meio ambiente.
Data da publicação: 26/06/2024