Los isótopos son variaciones de elementos químicos que contienen diferentes cantidades de neutrones. Debido a que los isótopos son reconocibles, proporcionan una forma eficiente de rastrear procesos biológicos durante la experimentación. Hay muchos usos potenciales para los isótopos en la experimentación, pero varias aplicaciones son más frecuentes.
Isótopos diferenciados
Cada elemento químico tiene un número único de protones, un hecho que dio lugar a la tabla periódica. Del mismo modo, un isótopo de cualquier elemento tiene su propio número único de neutrones; La designación de un isótopo está determinada por la suma de protones y neutrones en el núcleo (denominado número de masa). Un elemento puede tener cualquier número de isótopos. Por ejemplo, el carbono 12 y el carbono 13 tienen seis protones, pero este último contiene un neutrón adicional. Debido a que el número de neutrones en el núcleo de un átomo tiene un efecto insignificante en las propiedades químicas, los isótopos proporcionan un medio eficiente para estudiar varios procesos biológicos sin afectar significativamente su curso natural. Aplicación: Seguridad alimentaria
Sustancias biogénicas ( los producidos por procesos de vida naturales) pueden tener variaciones significativas de isótopos de carbono, nitrógeno y oxígeno, lo que los convierte en un objetivo más fácil para el análisis. Las aplicaciones de seguridad alimentaria permiten rastrear el país de origen de ciertos productos alimenticios, como la carne de res, utilizando isótopos de carbono y nitrógeno. Las agencias y los fabricantes también pueden determinar el método de alimentación del ganado, orgánico o convencional, analizando los isótopos de carbono, nitrógeno y azufre. Al estudiar los datos de isótopos de carbono y oxígeno, es posible determinar de dónde provienen los aceites de oliva en el Mediterráneo y qué tan "naturales" son los productos de jugo de frutas.
Aplicación: Etiquetado isotópico
Se pueden usar isótopos inusuales como marcadores en reacciones químicas. Esto puede ser útil, particularmente en el campo de la biología celular, donde los laboratorios de investigación como el Pandey Lab de la Universidad Johns Hopkins están encontrando nuevas formas de estudiar el cáncer y otras afecciones potencialmente mortales. Por ejemplo, el etiquetado de isótopos estables con aminoácidos (SILAC) en cultivo celular es un proceso mediante el cual las poblaciones de células hermanas se diferencian in vitro utilizando formas variables de aminoácidos. Los aminoácidos se incorporan a las proteínas que se están estudiando y, debido a que se comportan de manera idéntica entre sí a pesar de su diferente composición nuclear, las proteínas recién sintetizadas pueden estudiarse más de cerca junto con sus contrapartes controladas (naturales). Aplicación: datación radiactiva
Los isótopos radiactivos se usan a menudo para medir la edad de los materiales que contienen carbono. Un método popular de datación radiactiva se llama datación por carbono: la datación de materiales orgánicos. Debido a que la vida de un radioisótopo no se ve afectada por ninguna influencia fuera del núcleo, su tasa predecible de descomposición actúa como un reloj. Estudiar radioisótopos en los alrededores de fósiles de animales, por ejemplo, proporciona una forma de estimar la edad de esos fósiles.
