CAPA APOSTILA

Capa da apostila do Leonardo Flor

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O QUE É RADIOTIVIDADE?

Definição de Radioatividade:

            É a emissão espontânea do excesso de matéria e/ou energia pelo núcleo de um átomo instável (aumento da energia livre). O que faz o núcleo ficar instável é exatamente esse excesso de matéria e ou energia. É um fenômeno nuclear, ou seja, não acontece nos orbitais dos elétrons.

            O átomo é eletricamente neutro, sendo que cargas positivas se encontram no núcleo e cargas negativas se encontram na eletrosfera. Por quê então não há atração dos elétrons pelo núcleo?

            Para os elétrons não serem atraídos pelo núcleo deve haver uma força contrária a essa atração: é a força centrífuga gerada pela alta rotatividade dos elétrons. Mas em cada rodada os elétrons deveriam perder energia, e essa perda de energia levaria a uma aproximação dos elétrons em direção ao núcleo até que eles se tocassem. Para explicar porque esse choque não acontecia surgiu a física quântica.

            As cargas positivas do núcleo criam um campo elétrico, capaz de gerar movimento dos elétrons. As cargas positivas são a fonte de energia para o campo.

            Em todo meio energético há regiões conservativas e regiões dissipativas. Qualquer elétron que for encontrado em regiões dissipativas tende a cair em uma região conservativa. Por isso é menos provável encontrarmos um elétron em uma região dissipativa.

            Orbitais do átomo: região conservativa, mais provável de se encontrar um elétron, pois nelas a energia se conserva.

Radiações ionizantes:

Radiação é a transmissão de energia de um sistema para outro por meio de ondas eletromagnéticas (calor, raios UV, raios X) ou então de partículas dotadas de massa (radiações alfa e beta). De acordo com o efeito que a radiação produz na matéria com a qual interage, ela pode ser classificada como ionizante (radiação alfa e raios X) e não ionizante como a luz e o calor radiante.

As radiações ionizantes são aquelas cujos fótons ou partículas produzem íons na matéria com a qual interagem. Por causa dessa ionização, essas radiações podem produzir danos nas estruturas vivas e, por isso, seu estudo é relevante para a Biologia e para a Medicina.

Quando um corpo é exposto a uma radiação, ele absorve uma certa quantidade de energia dessa radiação, que é chamada de dose absorvida. Quanto maior for à dose absorvida, maiores serão os danos provocados pela radiação.

Radiografia:

O propósito da radiologia diagnóstica é detectar enfermidades ou mal funcionamentos de um sistema ou órgão do corpo humano. A obtenção de imagens das estruturas internas do corpo com finalidade de diagnóstico empregando raio X é possível graças a dois fatores básicos:

1- à capacidade desta radiação de atravessar os corpos normalmente opacos à luz do dia;

2- à propriedades das diversas estruturas e elementos constituintes do corpo radiografado de absorverem parte da radiação incidente, em graus diferentes, gerando uma imagem da área em questão, por modulação do feixe.

Sabe-se que a absorção dos raios X por um dado corpo depende, basicamente, de três fatores:

1- O comprimento de onda da radiação incidente;

2- A composição estrutural do corpo radiografado, em termos dos elementos químicos que o formam;

3- A espessura e a densidade do corpo.

A capacidade de penetração dos raios x em um corpo e, conseqüentemente, sua capacidade de atravessá-los, está relacionada, em primeiro lugar, com o comprimento de onda. Quanto menor o seu valor, maior o seu poder de penetração.

A composição química do corpo radiografado tem importância na absorção seletiva da radiação que o atravessa, por incluir, geralmente, elementos químicos de números atômicos diferentes. Quanto maior o número atômico de um dado elemento, maior o poder de absorver raios X.

Por outro lado, é de se esperar que um corpo mais espesso absorva mais radiação que outro mais delgado. As várias partes do corpo humano também possuem diferentes densidades. Esta seletividade de absorção permite a modulação do feixe de radiação incidente obtendo-se, finalmente, a imagem da área sob estudo formada por diferentes densidades, ou tons de cinza, refletindo as diferenças de absorção dos tecidos que compõem aquela parte do corpo.

Há a necessidade de se obter imagens de áreas do corpo humano formadas por tecidos moles, cujas estruturas que se diferenciam muito pouco em termos de absorção de raios X, dos demais tecidos que compõem o organismo. Estes tecidos, portanto não são diferenciados pelos raios X, não apresentando contraste em relação aos seus vizinhos. Nestas incluem-se, por exemplo, os órgãos do sistema gastrintestinal, circulatório, urinário e nervoso.

Com o objetivo de permitir a suficiente diferenciação de estruturas específicas, mas rodeadas por outras de composição similar, faz-se uso de vários tipos de compostos químicos, contendo elementos de alto número atômico, cuja presença nas estruturas de interesse para o estudo, permite a necessária modulação do feixe de radiação. Essas substâncias constituem os chamados meios de contraste radiológicos.

O que é a radiografia?

A radiografia é a imagem fotográfica produzida através do uso de radiações ionizantes, que interagem com os tecidos por absorção fotoelétrica, causando diferentes graus de enegrecimento em um filme radiográfico ou em uma tela fluoroscópia., A análise da imagem obtida, por sua vez, permite a verificação de estruturas anatomicamente responsáveis por cada sombra, bem como a existência da qualquer anormalidade.

As mais variadas técnicas, os mais diversos corpos a radiografar, com diferentes volumes, posição e constituição, necessitam de raios X de diferentes comprimentos de onda e exigem também tipos de filmes diversos. Todos os fatores tecnicamente selecionados para radiografar determinado corpo não obterão sucesso se o filme e o processamento não forem adequados para o caso.

Os filmes radiográficos são fabricados em diversos tamanhos, formatos e qualidade para diferentes trabalhos e são dotados de maior ou menor sensibilidade, variando também o seu poder de definição, ou seja, a capacidade de produzir imagens mais nítidas.

A sensibilidade de um filme diz respeito à sua capacidade de gravar as imagens, sendo medida pelo tempo de exposição requerido para a tomada de uma radiografia com maior ou menos quantidade de radiação. Atualmente, com a necessidade de se expor menos os pacientes, os fabricantes de filmes estão se empenhando em obter filmes de maiores velocidades, muito sensíveis.

Como são formados os Raios X? Quais são as suas características?

Os raios X são uma forma de energia, parte do Espectro Eletromagnético. Em alguns aspectos, eles lembram a luz visível, uma forma de radiação eletromagnética. Ambas existem naturalmente e viajam na mesma velocidade. (300 000 Km/s).

Os raios X são diferentes de outras formas de radiação, têm seu próprio caráter. Embora sejam algumas vezes similares à luz, eles não são facilmente refratados, ou curvados e uma lente não irá focalizá-los, Eles excitam a fluorescência em muitas substâncias, como o Tungstato de Cálcio. Muitos dos fatores que fazem deles únicos é uma função do seu pequeno comprimento de onda. De fato, o comprimento de onda dos raios X é de cerca de um décimo de milésimo do comprimento de onda visível.

A radiação eletromagnética constitui o deslocamento de energia através do espaço, através das forças dos campos elétrico e magnético. Qualquer carga, ao ser acelerada, emite radiação eletromagnética.

Raios X são produzidos quando elétrons de alta energia são subitamente desacelerados. Os elétrons são expulsos de seus átomos – como “fervidos”—e então acelerados por altas voltagens. Focalizados em um alvo, em um ambiente de vácuo ( o interior da ampola), os elétrons interagem com os átomos estáveis. O resultado, no momento em que o fluxo de elétrons em alta velocidade é desacelerado pelo alvo, é uma conversão de energia. Cerca de 99% do resultado da conversão de energia surge na forma de calor, com os 1% restantes surgindo na forma de raios X. O dispositivo usado para produzir raios X consiste de um tubo de vidro borosilicato – a ampola—(capa de suportar altas temperaturas), que tenha sido evacuado do maior número possível de átomos. No interior do tubo selado existem dois elementos chamados de cátodo (o pólo negativo e fonte do fluxo de elétrons) e o ânodo ( o pólo positivo e alvo do jato de elétrons). Mais comumente, o cátodo é feito de tungstênio e o ânodo de uma liga de tungstênio, que ajuda a resistir às altas temperaturas.

Explicando: todos os corpos aquecidos emitem elétrons. Alguns elétrons tornam-se ativos o bastante para se moverem a uma curta distância da superfície do metal, à medida que o cátodo atinge uma certa temperatura.

Uma pequena nuvem de elétrons se forma e se movimenta em torno do filamento, quando ocorre um balanceamento, com alguns elétrons retornando aos átomos do metal, à medida que outros são emitidos. Um dos fatores limitantes da potência de um moderno tubo de raio X é o calor gerado, e muitos esquemas têm sido desenvolvidos para superar este problema.

A carga elétrica que impele a corrente de elétrons do cátodo para o ânodo aumenta sua energia. Quando os elétrons atingem o alvo, eles produzem raios X de dois modos:

1- Eles colidem com os elétrons dos átomos da liga de tungstênio, impactando com energia suficiente para expulsar os elétrons. Quando um elétron é arrancado de um átomo estável, esse átomo é dito ionizado, perdendo seu equilíbrio de cargas elétricas. O excesso de energia que resulta deve ser emitido pelo átomo, gerando os Raios X. Os raios X emitidos como resultados desta interação são chamados de raios X característicos, pois seu comprimento de onda preciso é determinado pelo tipo de átomo ionizado. Alvos de diferentes tipos de átomos produzem raios X de diferentes comprimentos de onda.

2- Quando um elétron acelerado passa próximo do núcleo de um átomo alvo, o resultado é a produção de raios X gerais. Atraídos pela carga elétrica positiva do núcleo, o elétron negativamente carregado muda de direção. Ele é desacelerado a partir da velocidade da luz. A energia que ele fornece no processo é emitida na forma de um feixe de radiação X.

Geralmente os elétrons participam de muitas dessas reações antes que sua energia seja esgotada. Ocasionalmente eles podem atingir o núcleo do átomo alvo de frente. Neste caso, toda a energia do elétron pode ser convertida em calor e um fóton de alta energia.

Os raios X emitidos a partir de um tipo gerador não são bem organizados, Os raios X produzidos produzem muitos níveis diferentes de energia e se deslocam em todas as direções, o que se chama espalhamento. Uma vez que a radiação ionizante atua sobre células biológicas, é importante o seu controle para se obter o máximo benefício a um custo mínimo possível para o organismo sob exame com raios X. Apenas os raios X com suficiente energia para penetrar profundamente e registrar os detalhes do objeto sob investigação são úteis. Para controlar os raios X potencialmente danosos, foram desenvolvidos filtros para eliminar a radiação de baixa energia e, portanto, ineficiente.

Como são formadas as imagens?

Baseado no fato de que os raios X são capazes de atravessar materiais, é possível se obter imagens do interior do corpo humano. Os diversos métodos utilizados para essa obtenção constituem a RADIOLOGIA.

Um filme radiográfico pode ser exposto diretamente aos fótons de energia de raios X que atravessaram o objeto. Alguns fótons de energia são absorvidos. O número absorvido dependa da densidade do tecido sobre o qual eles incidem. Raios X que entram em um corpo são chamados de feixe primário, e os que saem são registrados no filme e são chamados de feixe remanescente.

Em função da sua variável capacidade de absorção dos raios X, diferentes partes do corpo são registradas sobre o filme em tons variados de cinza ou contraste. Quanto maior o número atômico dos átomos de um tecido, maior a capacidade de absorver raios X e mais brilhante ele aparece no filme revelado, de modo geral. Alguns exemplos de números atômicos interessantes são:

Osso: 13,8

Músculo: 7,4

Gordura: 5,9

A absorção de raios X é afetada pela espessura do corpo e sua densidade.

O filme radiológico consiste em uma emulsão fixada em uma base de material plástico, que contém em suspensão cristais de Brometo de Prata em material gelatinoso.

Após a exposição, quando o filme é revelado, os cristais expostos à radiação se reduzem a grãos de prata metálica. O filme é fixado através de uma solução de tiossulfito de sódio que dissolve a emulsão de brometo de prata preservando a prata metálica. O filme é então lavado para remover os demais resíduos químicos.

Áreas que sofrerão exposição mais intensa aparecem pretas. Áreas completamente não expostas ficam transparentes. Áreas que sofreram exposição de intensidades intermediárias exibem tonalidades de cinza. Juntos, os contrastes entre tonalidades formam uma imagem inteligível da área radiografada, que pode ser avaliada em grande detalhe com treino e práticas apropriados.

A moderna radiografia consiste de uma folha de filme radiográfico exposta em um chassis, que a mantém em contato com dois ecrans, que são telas capazes de absorver muito mais raios Z que o filme, produzindo fótons de luz que tem maior eficiência na formação da imagem. Desta forma, pode-se usar menor quantidade de raios X para a mesma imagem no filme, minimizando a dose à qual o paciente se submeterá. O temo de exposição é relativamente curto. A imagem resultante é um negativo – isto é, o fundo é preto onde os raios x que a atingem passaram apenas através do ar.

Uma radiografia moderna simples, na qual os raios X são emitidos a partir do tubo, atravessam o paciente e atingem o chassis com o filme em um caminho retilíneo, é referida como um filme plano. A fim de produzir a informação mais útil possível, o técnico que realiza a radiografia ajusta o gerador para produzir raios X adequados para a região do corpo sob estudo. Aumentando a quilovoltagen no gerador, são produzidos raios X de comprimento de onda menores, chamados raios X duros, Raios x duros penetram a matéria mais facilmente e são requeridos para a obtenção de imagens de objetos mais densos e espessos. Raios X moles são apropriados para objetos finos e menos densos.

A duração da exposição também está sob controle do técnico.

Fatores que influenciam na qualidade da imagem

Para que uma radiografia seja de boa qualidade é necessário que se observem critérios de avaliação padronizados, A colocação da parte a ser demonstrada no chassis é feita de forma que toda a anatomia a ser visualizada esteja dentro das bordas colimadas. Não são irradiadas partes desnecessárias.

Os três fatores de exposição: quilovoltagem, milamperagem e tempo de exposição são ,respectivamente, os fatores de controle básico para contraste, densidade e definição ou ausência de nitidez.

· Densidade: É descrita como o grau de enegrecimento da radiografia concluída. O fator primário de controle da densidade é a miliamperagem, que controla a densidade via quantidade de raios x emitidos.

· Contraste: é a avaliação da densidade em áreas adjacentes de uma radiografia ou outro receptor de imagem. O objetivo do contraste é tornar mais visível os detalhes anatômicos de uma radiografia. O fator primário de controle do contraste é a quilovoltagem que controla a energia ou a capacidade de penetração do feixe primário. Deve-se usar a maior quilovoltagem e a menor miliamperagem para proporcionar informação diagnóstica suficiente em cada exame radiográfico.

· Nitidez: é definida pela presença ou não de detalhes. O movimento é o maior impecilho para a nitidez da imagem relacionada ao posicionamento. Combinado a um pequeno ponto focal, um aumento da distância foco-filme e uma diminuição da distância objeto-filme resultam em menor borramento geométrico, que aumentarão os detalhes.

"Grandes realizações são possíveis quando se dá importância aos pequenos começos."

EFEITOS BIOLÓGICOS

Fonte Radioativa

 A radiação nuclear não é algo que passou a existir nos últimos 150 anos. Ela faz parte de nossa vida. A luz solar é uma fonte natural radioativa. Está na areia da praia, na louça doméstica, nos alimentos, na televisão quando está ligada. Por ano, um ser humano absorve entre 110 milirem a 150 milirem de radiação de fontes diversas. Qualquer ser humano submetido a um exame de concentração de possíveis elementos radioativos em seu corpo, obterá um resultado de concentração de potássio radioativo, que foi acumulado pelo consumo de batata. (O cigarro apresenta chumbo e polônio radioativos.). Em uma explosão nuclear ou em certos acidentes com fontes radioativas, as pessoas expostas recebem radiações em todo o corpo, mas, as doses absorvidas podem ser diferentes em cada tecido. Cada órgão reage de uma certa forma, apresentando tolerâncias diferenciadas em termos de exposição à radiação.

Os efeitos somáticos classificam-se em imediatos e retardados com base num limite, adotado por convenção, de 60 dias. O mais importante dos efeitos imediatos das radiações após exposição do corpo inteiro a doses relativamente elevadas é a Síndrome Aguda de Radiação (SAR). O efeito retardado de maior relevância é a cancerização radioinduzida, que só aparece vários anos após a irradiação. O quadro clínico apresentado por um irradiado em todo o corpo depende da dose de radiação absorvida. A unidade para expressar a dose da radiação absorvida pela matéria é o Gray (Gy), definido como a quantidade de radiação absorvida, correspondente a 1 Joule por quilograma de matéria. Doses muito elevadas, da ordem de centenas de grays, provocam a morte em poucos minutos, possivelmente em decorrência da destruição de macromoléculas e de estruturas celulares indispensáveis à manutenção de processos vitais. Doses da ordem de 100 Gy produzem falência do sistema nervoso central, de que resultam: desorientação espaço-temporal, perda de coordenação motora, distúrbios respiratórios, convulsões, estado de coma e, finalmente, morte, que ocorre algumas horas após a exposição ou, no máximo, um ou dois dias mais tarde. Quando a dose absorvida numa exposição de corpo inteiro é de dezenas de grays, observa-se síndrome gastrointestinal, caracterizada por náuseas, vômito, perda de apetite, diarréia intensa e apatia. Em seguida surgem desidratação, perda de peso e infecções graves. A morte ocorre poucos dias mais tarde. Doses da ordem de alguns grays acarretam a síndrome hematopoiética, decorrente da inativação das células sanguíneas (hemácias, leucócitos e plaquetas) e, principalmente, dos tecidos responsáveis pela produção dessas células (medula).

Para doses inferiores a 10 Gy, as possibilidades de uma assistência médica eficiente são maiores.
As radiações, como diversos agentes químicos, também têm efeito teratogênico, isto é, provocam alterações significativas no desenvolvimento de mamíferos irradiados quando ainda no útero materno. Inquestionavelmente, as radiações ionizantes são um agente mutagênico, conclusão válida para espécies animais e vegetais, com base em resultados obtidos ao longo de seis décadas de experimentação. Na espécie humana, a detecção de tais alterações é bastante difícil. Mesmo entre os sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki, a maior população irradiada até hoje e também a mais intensamente estudada, a ocorrência de mutações radioinduzidas não foi satisfatoriamente demonstrada.Descobriu-se uma bactéria que tem a capacidade de ser imune aos efeitos e o mapeamento de seu código genético pode dar uma grande contribuição à medicina nuclear.

SENSIBILIDADE DA CÉLULA À RADIAÇÃO

Nem todas as células vivas têm a mesma sensibilidade à radiação. As células que tem mais atividade são mais sensíveis do que aquelas que não são, pois a divisão celular requer que o DNA seja corretamente reproduzido para que a nova célula possa sobreviver. Assim são, por exemplo as da pele, do revestimento intestinal ou dos órgãos hematopoiéticos. Uma interação direta da radiação pode resultar na morte ou mutação de tal célula, enquanto que em outra célula o efeito pode ter menor consequência. Assim, as células vivas podem ser classificadas segundo suas taxas de reprodução, que também indicam sua relativa sensibilidade à radiação. Isto significa que diferentes sistemas celulares têm sensibilidades diferentes.

Linfócitos (glóbulos brancos) e células que produzem sangue estão em constante reprodução e são as mais sensíveis.

Células reprodutivas e gastrointestinais não se reproduzem tão rápido, portanto, são menos sensíveis.
Células nervosas e musculares são as mais lentas e, portanto, as menos sensíveis.
As células têm uma incrível capacidade de reparar danos. Por isto, nem todos os efeitos da radiação são irreversíveis. Em muitos casos, as células são capazes de reparar qualquer dano e funcionarem normalmente. Em alguns casos, no entanto, o dano é sério demais levando uma célula à morte. Em outros casos, a célula é danificada, mas ainda assim consegue se reproduzir. As células filhas terão falta de algum componente e morrerão. Finalmente, a célula pode ser afetada de tal forma que não morre e é modificada. As células modificadas se reproduzem e perpetuam a mutação, o que poderá significar o começo de um tumor maligno.

EFEITOS DA RADIAÇÃO EM SERES VIVOS

As células quando expostas à radiação sofrem ação de fenômenos físicos, químicos e biológicos. A radiação causa ionização dos átomos, que afeta moléculas, que poderão afetar células, que podem afetar tecidos, que poderão afetar órgãos, que podem afetar a todo o corpo.

No entanto, tende-se a avaliar os efeitos da radiação em termos de efeitos sobre células, quando na verdade, a radiação interage somente com os átomos presente nas células e a isto se denomina ionização. Assim, os danos biológicos começam em conseqüência das interações ionizantes com os átomos formadores das células.

O corpo humano é constituído por cerca de 5 x 1012 células, muitas das quais altamente especializadas para o desempenho de determinadas funções. Quanto maior o grau de especialização, isto é, quanto mais diferenciada for a célula, mais lentamente ela se dividirá. Uma exceção significativa a essa lei geral é dada pelos linfócitos, que, embora só se dividam em condições excepcionais, são extremamente radiossensíveis.

Um organismo complexo exposto às radiações sofre determinados efeitos somáticos, que lhe são restritos e outros, genéticos, transmissíveis às gerações posteriores. Os fenômenos físicos que intervêm são ionização e excitação dos átomos. Estes são responsáveis pelo compartilhamento da energia da radiação entre as células. Os fenômenos químicos sucedem aos físicos e provocam rupturas de ligações entre os átomos formando radicais livres num intervalo de tempo pequeno.

Os fenômenos biológicos da radiação são uma conseqüência dos fenômenos físicos e químicos. Alteram as funções específicas das células e são responsáveis pela diminuição da atividade da substância viva, por exemplo: perda das propriedades características dos músculos. Estas constituem as primeiras reações do organismo à ação das radiações e surgem geralmente para doses relativamente baixas. Além destas alterações funcionais os efeitos biológicos caracterizam-se também pelas variações morfológicas. Entende-se como variações morfológicas as alterações em certas funções essenciais ou a morte imediata da célula, isto é, dano na estrutura celular. É assim que as funções metabólicas podem ser modificadas ao ponto da célula perder sua capacidade de efetuar as sínteses necessárias à sua sobrevivência.

EFEITOS FÍSICOS - QUÍMICOS DA RADIAÇÃO

Toda a matéria se compõe de átomos e a maioria dos átomos são estáveis. As exceções, os que têm núcleos instáveis, são chamadas de "radioativos", dos quais se conhecem pelo menos 2.500 elementos radioativos naturais e artificiais que tem meias-vidas que variam de 2 x 10-16 segundos a 7,2 x 1024 anos.
Por meia-vida, entende-se, o tempo necessário para liberar metade da quantidade de energia de um átomo instável ou radioativo. Esta energia excedente é emitida do núcleo do átomo através de partículas. Para conseguir estabilidade, o núcleo instável muda e, no processo, emite radiação na forma de pequenas partículas e raios. O urânio é assim transformado numa sucessão de outros elementos e, por fim, torna-se o estável elemento chumbo.
Estas partículas diferem em tamanho e, portanto, na capacidade de penetração de corpos expostos a estes átomos em desequilíbrio energético e são conhecidas como partículas alfa, beta e gama. A radiação alfa (α) é formada por partículas de 2 prótons e 2 nêutrons, a radiação beta (β) e os raios catódicos são elétrons; sendo estes partículas dotadas de carga elétrica são desviáveis por campo magnético. As radiações gama (γ) e X são ondas eletromagnéticas.
A composição celular é de 85% de água. A água se ioniza quando é exposta a estas partículas, formando íons. A molécula de H2O+ se dissocia quase que imediatamente (10-11 segundos) formando:

                               H2O+ + OH + H+

OH é uma molécula altamente instável que se oxida com outras moléculas, formando H2O2 que é um agente oxidante. O elétron se combina com uma molécula de H2O formando:

H2O + eo-1 + H2O-
H2O- se dissocia formando, H + OH-
H se combinará com O formando, H + O2 + HO2

 Resumindo:
H2O + OH + H2O2 + H + HO2

A exceção de H todos os demais são agentes oxidantes. Agentes oxidantes próximos do DNA interagem quimicamente oxidando e destruindo partes da molécula, destruindo, por sua vez, os genes. Noventa por cento dos danos causados pela radiação ionizante são reparados, deixando resíduo de dez por cento de dano irreparável e acumulado.
Novamente, se uma célula é exposta à radiação, a probabilidade da radiação interagir com a molécula de DNA é muito pequena, pois estes elementos que a compõe representam uma parcela ínfima. No entanto, sendo cada célula, como no caso do corpo humano, basicamente formada por água, a probabilidade da radiação interagir com a água é muito maior, por estar em maior concentração no volume celular.