Astatina: Elemento Propiedades y Usos

Introducción a la astatina

El astato es un elemento de símbolo At y número atómico 85 que se encuentra entre los elementos naturales y más raros del planeta. El astato pertenece a la familia de los elementos halógenos, que tienen cierto parecido químico con el yodo y el cloro, pero es único porque es altamente radiactivo y muy raro. Con una semivida de entre horas y días según el isótopo, el astato no es muy longevo en la naturaleza y, por tanto, puede resultar muy difícil de investigar para los científicos. Sus aplicaciones más típicas se limitan a la medicina, concretamente a la terapia dirigida con partículas alfa contra el cáncer.

Historia y nombre

Laastatina fue sintetizada por primera vez en 1940 por Kenneth Ross MacKenzie, Emilio Segrè y Dale R. Corson de la Universidad de California en Berkeley. Produjeron el elemento mediante bombardeo de bismuto-209 con partículas alfa para obtener astatina-211, que es el isótopo más utilizado actualmente en investigación.

El nombre "astatina" procede de la palabra griega astatos, que significa "inestable", en apreciación de su naturaleza extremadamente radiactiva y de corta vida. Su descubrimiento supuso la finalización del grupo de los halógenos en la tabla periódica, aunque las cantidades que se encuentran en la naturaleza son muy pequeñas.

Propiedades físicas

Debido a la rareza y radiactividad de la astatina, algunas de sus propiedades físicas se calculan en lugar de medirse directamente. A partir de cálculos teóricos y extrapolación de otros halógenos:

La astatina es un metaloide con propiedades metálicas y no metálicas. Se supone que su color es metálico y oscuro, posiblemente negro o morado oscuro a granel, aunque nunca se han observado muestras a granel.

Propiedades químicas Descripción

La astatina se parece a otros halógenos, pero su radiactividad va acompañada de un comportamiento inusual. Algunas de sus propiedades químicas más significativas son

- Estados de oxidación: El más característico es -1, pero en ciertos compuestos aparecen +1, +3, +5 y +7.

- Estabilidad de los compuestos: Los compuestos de astatina son generalmente inestables, con una rápida desintegración debido a las breves vidas medias de sus isótopos.

- Reactividad: Puede formar sales metálicas, por ejemplo, astatidas, pero éstas muy raramente sobreviven más de unos minutos.

- Electronegatividad: A ~2,2, inferior a la del yodo (~2,66), por lo que es ligeramente menos reactivo en la química de los halógenos.

Por ejemplo, teóricamente se puede hacer reaccionar la astatina con hidrógeno y producir astatida de hidrógeno (HAt), igual que yoduro de hidrógeno (HI), pero el compuesto se descompone rápidamente por desintegración radiactiva.

Métodos de preparación

Debido a su escasa abundancia natural y a su corta vida media, la astatina no se produce a partir de yacimientos naturales. La astatina se produce artificialmente en reactores nucleares o ciclotrones. El método más común es:

1. Irradiación de blancos de bismuto-209 con partículas alfa.

La astatina-211, con 7,2 horas de vida media, es adecuada para aplicaciones médicas y experimentales.

2. 2. Purificación química y separación isotópica: La astatina se separa rápidamente del blanco mediante procedimientos de destilación seca o extracción con disolventes para prepararla para experimentos de laboratorio o aplicaciones clínicas.

Debido a estas limitaciones, la investigación y las aplicaciones son críticas en términos de tiempo y deben llevarse a cabo en laboratorios altamente especializados y seguros frente a la radiación.

Aplicaciones

A pesar de su escasez, la astatina tiene aplicaciones prometedoras en medicina y física nuclear:

1. Terapia alfa dirigida (TAT ) contra el cáncer

La astatina-211 emite partículas alfa de alta energía que destruyen las células cancerosas y preservan gran parte del tejido normal circundante. Se han realizado ensayos clínicos con cáncer de tiroides y tumores cerebrales y se ha descubierto que los agentes marcados con astatina son capaces de administrar dosis precisas y selectivas.

- Estudio de caso: El cáncer de ovario recurrente se trató con anticuerpos marcados con At-211 en un ensayo realizado en 2015 en la Universidad de Washington. La terapia fue selectivamente citotóxica para las células tumorales y redujo la toxicidad sistémica.

2. Investigación radiofarmacéutica

Los isótopos de astatina encuentran aplicación en medicina nuclear como trazadores para estudiar vías metabólicas y desarrollar nuevos sistemas de administración de fármacos. Su corta vida media ofrece una elevada actividad en pequeñas cantidades, lo que resulta ideal para la obtención de imágenes in vivo y una rápida acción en el tratamiento.

3. Experimentos de física nuclear

La posición de la astatina en la tabla periódica también la hace idónea para estudiar la química de los elementos pesados, las cadenas de desintegración de isótopos y la química de los halógenos en condiciones extremas.

Conclusión

La astatina es un elemento extraordinario, caracterizado por su rareza, radiactividad y potencial terapéutico. Aunque se encuentra en cantidades ínfimas en la naturaleza, su producción artificial ha generado nuevas expectativas para las terapias contra el cáncer y la investigación nuclear avanzada. Su trayectoria -desde su descubrimiento en 1940 hasta su uso actual en radiofármacos- ilustra los inusuales retos y beneficios de trabajar con uno de los elementos más volátiles de la naturaleza.

Preguntas más frecuentes

¿Por qué es tan rara la astatina?

Es extremadamente inestable y radiactivo, y se descompone en otros elementos al cabo de horas o días, por lo que en la naturaleza sólo existen cantidades muy pequeñas en un momento dado.

¿Cómo se realiza la síntesis de astatina en laboratorio?

Irradiando blancos de bismuto-209 con partículas alfa procedentes de reactores nucleares o ciclotrones para generar isótopos de astatina, principalmente At-211.

¿Cuáles son sus principales propiedades químicas?

La astatina es un elemento similar a los halógenos, pero también produce compuestos radiactivamente inestables. Su menor electronegatividad y sus isótopos de vida corta generan especies químicas altamente reactivas y transitorias.

¿Por qué es interesante la astatina para la terapia del cáncer?

Su radiación alfa permite atacar específicamente las células malignas sin destruir apenas el tejido sano.

¿Tiene la astatina algún uso industrial?

Las aplicaciones industriales son muy escasas; se utiliza principalmente en medicina y ciencia nuclear, a diferencia de los procesos comerciales masivos.