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Il mwbqgadolinio è l'mwbgelemento chimico di mwbwnumero atomico 64 e il suo mwcasimbolo è mwcqGd.

• Caratteristiche

• Applicazioni

• Storia

• Ruolo biologico

• Biochimica del gadolinio

• Mezzo di contrasto per MRI

• Disponibilità

• Composti

• Isotopi

• Precauzioni

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il gadolinio è un metallo delle mwdqterre rare, ha aspetto mwdgbianco-argenteo, è duttile e malleabile. Si cristallizza a mwdwtemperatura ambiente in una forma α mweaesagonale compatta; scaldato a mweq1508 K si trasforma in una forma cristallina β mwegcubica a corpo centrato.

A differenza degli altri lantanoidi, il gadolinio è relativamente stabile all'mwfaaria, purché secca. In presenza di umidità, si copre rapidamente del proprio mwfqossido che, scrostandosi, espone all'attacco nuove superfici di metallo vivo. Reagisce lentamente con l'mwfgacqua e si scioglie negli mwfwacidi diluiti.

Il gadolinio ha la mwgqsezione d'urto verso la cattura di mwggneutroni termici più alta di qualsiasi materiale noto (49mwgw 000mwha mwhqbarn), ma ha anche un'elevata velocità di esaurimento, che ne limita l'utilità come materiale di fabbricazione delle barre di controllo dei mwhgreattori nucleari.

Il gadolinio è mwiaferromagnetico sotto 19,3 °C (la più alta mwiqtemperatura di Curie tra i lantanidi ferromagnetici).

Il gadolinio viene usato per produrre mwjagranati all'mwjqittrio-gadolinio, utilizzati nei dispositivi a mwjgmicroonde; sali di gadolinio sono impiegati anche per produrre mwjwfosfori per i mwkatelevisori a colori.

Lo ione Gdmwkg3+ è paramagnetico, perché ha 7 mwkwelettroni spaiati nell'orbitale 4f (il che rende conto della sensazionale stabilità dello ione); è quindi usato in soluzione, complessato da leganti ciclici poliamminopolicarbossilici, come mwlamezzo di contrasto intravenoso nell'mwlqimaging a risonanza magnetica a scopo diagnostico.

Il gadolinio viene inoltre usato per la produzione di mwlwcompact disc e di dispositivi di memoria per computer. Trova infine impiego anche in sistemi di spegnimento di emergenza in reattori nucleari, in special modo in reattori di tipo mwmaCANDU, per la sua elevata sezione di cattura dei neutroni termici.

Il gadolinio possiede insolite proprietà metallurgiche; per semplice addizione dell'1% di gadolinio al mwmgferro, al mwmwcromo ed alle loro mwnaleghe, ne migliora la lavorabilità e la resistenza alle alte temperature ed all'mwnqossidazione.

L'elevato mwnwmomento magnetico del gadolinio e la sua bassa temperatura di Curie, vicina alla temperatura ambiente, rende il gadolinio idoneo alla realizzazione di sensori magnetici di temperatura.

Nel mwog1880, il chimico mwowsvizzero mwpaJean Charles Galissard de Marignac osservò le linee spettrali del gadolinio in campioni di mwpqdidimio e di mwpggadolinite. Fu poi il mwpwfrancese mwqaPaul Émile Lecoq de Boisbaudran a separare la gadolinia (ovvero l'mwqqossido di gadolinio(III)) dall'ittria di mwqwMosander nel mwra1886. L'elemento puro è stato isolato nel 1904 da mwrqGeorges Urbain e H. Lacombe.

Come il minerale gadolinite, il gadolinio deve il suo nome al chimico e geologo mwrwfinlandese mwsaJohan Gadolin.

Il gadolinio non ha alcun ruolo biologico noto.

Come ione Gdmwtq3+, il gadolinio è un mwtgacido di Lewis mwtwduro e mwuaennacoordinato, caratteristica che lo rende eccezionalmente affine a basi come mwuqOH−. La prima rende conto della difficoltà di lavorazione metallorganica dello ione in soluzione, la seconda della sua tossicità: a mwuwpH fisiologico e in presenza di mwvafosfati liberi, precipita come idrossido (gelatinoso incolore) e come fosfato (bianco polveroso). I complessi carichi vengono eliminati con le urine, e non attraversano la mwvqbarriera ematoencefalica integra, ma solo se è interrotta o alterata nella sua permeabilità (lesioni neoplastiche, demielinizzazioni recenti, flogosi); anche per questo sono utilizzati come mezzo di contrasto in risonanza magnetica.

La presenza di un centro paramagnetico influenza i tempi di riallineamento del mwwavettore magnetizzazione dei protoni dell'acqua, la cui risonanza è misurata nella mwwqMR a scopo diagnostico. Dal momento che le lesioni neoplastiche sono più ricche di acqua rispetto alle zone circostanti e che il mwwgmezzo di contrasto tende a stabilirvisi, qui è generato un segnale più intenso rispetto al tessuto sano.

Sono molti i fattori che influenzano l'efficacia del mwxamezzo di contrasto; essi cambiano la loro influenza sulla relassività dei protoni a seconda della posizione del protone stesso rispetto al centro paramagnetico (sfera interna o coordinazione diretta; sfera esterna o interazioni non covalenti). Ne ricordiamo due: la distanza protone-Gd (più breve è la distanza e più velocemente il vettore magnetizzazione si riorienterà), il tempo di vita dell'acqua legata (più protoni subiscono l'influenza diretta del Gd, più saranno i vettori riorientati rapidamente). Per questo sono stati messi a punto leganti azamacrociclici poliamminopolicarbossilici che, con una cinetica lentissima, riescono a complessare 8 dei 9 siti di coordinazione dello ione. Portano però problemi di mwxgingombro sterico, rendendo talvolta difficilmente accessibile l'unica molecola d'acqua di coordinazione. Il capostipite è il DOTA (come sale megluminico dell'acido gadoterico), con i suoi derivati liposomiali, come il DOTA.DSA, che hanno una funzione con una doppia coda lipofila, simile a quella dei mwxwfosfolipidi.

Un altro tipo di leganti utilizzati sono il DTPA (acido dietilen-triamino-pentacetico o acido pentetico)cite-ref-1[1] a formare il Gd-DTPA (sale dimegluminico dell'acido gadopentetico). Dal DTPA si giunge ai suoi derivati, come il MS-325, contenenti una struttura lipofila.

Il gadolinio in natura non si trova allo stato nativo, ma solo combinato in minerali quali la mwcagadolinite, la mwcqmonazite e la mwcgbastnasite.

Viene preparato per mwdascambio ionico ed mwdqestrazione in solvente, oppure per mwdgriduzione del suo mwdwfluoruro anidro con mweacalcio metallico.

La produzione annuale di Gadolinio è di circa 400 tonnellate, concentrata soprattutto in Cina, Stati Uniti, Brasile, Sri Lanka, India e Australia con riserve ritenute di poco maggiori a un milione di tonnellate.

Tra i composti del gadolinio si annoverano:

• mwfgfluoruri: mwfwGdF3

• mwggcloruri: mwgwGdCl3

• mwhgbromuri: GdBrmwia3

• mwigioduri: GdImwja3

• mwjgossidi: mwjwGd2O3

• mwkwsolfuri: Gdmwlq2Smwlg3

• mwmanitruri: GdN

Il gadolinio in natura si presenta come una miscela di 5 mwnaisotopi stabili, mwnq154Gd, mwng155Gd, mwnw156Gd, mwoa157Gd, mwoq158Gd, e di due mwogradioattivi, mwow152Gd e mwpa160Gd. mwpq158Gd è il più mwpgabbondante (24,84%).

Del gadolinio sono stati individuati 30 isotopi radioattivi, di cui il più stabile è mwqa160Gd (con un'mwqqemivita di mwqg1,3×1021 anni), mwqw152Gd mwra(1,08×1014 anni) e mwrq150Gd mwrg(1,79×106 anni). Tutti gli altri hanno emivite inferiori a 74,7 anni e la maggior parte di essi inferiore a 24,6 secondi. Sono inoltre noti 4 mwrwstati metastabili, i cui più stabili sono mwsa143mGd (emivita: 110 secondi), mwsq145mGd (85 secondi) e mwsg141mGd (24,5 secondi).

La principale modalità di decadimento per gli isotopi più leggeri di mwta158Gd è la mwtqcattura elettronica con conversione in mwtgisotopi dell'europio; per quelli più pesanti è il mwtwdecadimento beta con conversione in mwuaisotopi del terbio.

Analogamente agli altri lantanidi, i composti del gadolinio sono considerati a tossicità medio-bassa, benché la loro tossicità non sia stata ancora studiata in dettaglio. I sali di gadolinio sono irritanti della cute e delle mucose. Per la sua tossicità, quando è usato come mezzo di contrasto paramagnetico in risonanza magnetica, viene legato a un composto chelante.

Nel 2007 i produttori di mezzi di contrasto a base di gadolinio hanno reso noto al personale sanitario importanti revisioni riguardanti la prescrizione di questi prodotti apportate dalla mwxgFood and Drug Administration per l'impiego nella mwxwrisonanza magnetica per immagini (MRI): segnalazioni successiva al loro utilizzo hanno mostrato che l'uso di questi agenti aumenta, fino al 4% e a prescindere da sesso, razza o etàcite-ref-4[4], il rischio di sviluppare una grave condizione medica, chiamata mwzafibrosi nefrogenica sistemica nei pazienti con mwzqinsufficienza renale grave, acuta o cronica (velocità di filtrazione glomerulare mwzg<30 ml/min/mwzw1,73 m³) e nei pazienti con disfunzione renale dovuta a sindrome epato-renale nel periodo perioperatorio del trapianto di fegato.

La fibrosi nefrogenica sistemica conduce ad eccessiva formazione di tessuto connettivo a livello della cute e degli organi interni, è una malattia progressiva e può essere debilitante, con esito talora fatale.

Nel 2010 l'FDA, avendo ricevuto la segnalazione di più di 250 casi di mw0gfibrosi nefrogenica sistemica dopo somministrazione dei mezzi di contrasto basati sul gadolinio, ha vietato l'uso di tre tipi di agenti a base di gadolinio (Magnevist, Omniscan e Optimark) nell'ambito di malattie renali.cite-ref-5[5].

Anche l'mw2aAgenzia italiana del farmaco, al pari della mw2qFood and Drug Administration statunitense, segnala fibrosi nefrogenica dopo somministrazione di gadoliniocite-ref-6[6].

cite-note-11. ↑ mw5amw5qmw5gMagnesia s.pellegrino, su mw5wtorrinomedica.it.

cite-note-21. Sigma Aldrich; rev. del 17 maggio 2012

cite-note-32. Conservare il contenuto sotto atmosfera di gas inerte.

cite-note-44. ↑ Moschella SL, Kay J, Mackool BT, Liu V. Dati relativi al caso del Massachusetts General Hospital. Esercizi clinico-patologici settimanali. Caso 35-2004. Un uomo di 68 anni con malattia renale in fase finale e ispessimento della pelle. N Engl J Med. 2004; 351mw8q : 2219. doi: 10.1056 / NEJMcpc049026.

cite-note-55. ↑ US Food and Drug Administration. 2010. FDA Drug Safety Communication: Nuovi avvertimenti per l'utilizzo di agenti contrastanti a base di gadolinium nei pazienti con disfunzione renale. mw9qhttps://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm223966.htm

cite-note-66. ↑ mw-qmw-gmw-wFibrosi sistemica nefrogenica e gadolinio BIF XV Nº 2 (mw-amw-qPDF), su mw-gagenziafarmaco.gov.it, mw-wAgenzia italiana del farmaco, 2008.

• mwaqmFrancesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1.

• citereftavola-periodica-e-propriet-degli-elementiR. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2010).

• mwaqgLantanoidi

• mwaqoFluoruro di gadolinio

• mwaqwImaging a risonanza magnetica

• mwaq4Mezzo di contrasto

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «gadolinio»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su gadolinio

• citereftreccani-itgadolinio, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

• citerefbritannica-com(EN) gadolinium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

• mwaruTossicità del Gd-DTPA (PDF), su emea.eu.int (archiviato dall'url originale il 24 agosto 2006).

• mwarc(EN) Gadolinio, su periodic.lanl.gov, Los Alamos National Laboratory. URL consultato l'8 aprile 2005 (archiviato dall'url originale il 4 febbraio 2006).

• mwark(EN) Gadolinio, su WebElements.com.

• mwars(EN) Gadolinio, su EnvironmentalChemistry.com.

• mwar0(EN) It's Elemental – Gadolinium, su education.jlab.org.