Technology Colombia Bogotá, Antioquia, Friday, February 08 of 2008, 16:46

El acelerador de partículas permite llevar a cabo terapias por radiaciones ionizantes

La energía producida al cambiar la trayectoria de las partículas aceleradas se puede aplicar al tratamiento contra el cáncer

YC/NOTICYT/DICYT El choque de partículas como protones, neutrones y electrones puede generar tal cantidad de energía que llegue a velocidades cercanas a la de la luz (300.000 Kilómetros por segundo). Cambiar la trayectoria de esas partículas genera una irradiación que puede ser útil para la lucha contra el cáncer. Este proceso se lleva a cabo en un aparato llamado acelerador de partículas. Para que las partículas viajen a la velocidad deseada e impacten contra el blanco adecuado, además del tubo es necesaria una fuente de partículas, energía que las impulse e imanes dispuestos estratégicamente para conservar la órbita de la partícula por efecto del campo magnético.

Ante la necesidad de optimizar el uso y eficacia de las pruebas radiactivas de los aceleradores de partículas en los diferentes tratamientos médicos, en Colombia se llevan a cabo estudios para conocer la seguridad de estos equipos. Un acelerador de partículas es un tubo en forma circular por el que viajan incansablemente partículas, (protones, electrones o neutrones) a una velocidad cercana a la de la luz. A tal velocidad estos diminutos cuerpos que conforman la materia, y por ende de todo lo que hay en el universo, chocan en una cámara de colisiones.

Una de las utilidades de lograr tales energías es la de cambiar la trayectoria de las partículas aceleradas y aprovecharlas, entre otros usos, para tratamientos de irradiación de partículas contra las células cancerígenas. Según el profesor Javier Cardona, director del Grupo de Física de Aceleradores de la Universidad Nacional, “para mantener la órbita de la partícula, se utilizan campos magnéticos estáticos. De la buena calibración de los imanes que producen estos campos magnéticos, dependerá la calidad del haz de partículas que produce el acelerador”.

La física de aceleradores de partículas es un área de estudio que desde el año 2004 cuenta con un grupo dedicado a estudiar los errores que se pueden dar en éstas máquinas y los beneficios que brindan a la Medicina y la Ingeniería en instituciones como la Universidad Nacional de Colombia.

Según el profesor Cardona, los aceleradores no sólo han sido vitales para el desarrollo de la Física, puesto que han permitido identificar parte de las partículas que componen la materia, sino que de ellos se han derivado innumerables aplicaciones, entre otras las que permiten las terapias por radiaciones ionizantes, esto es: radiaciones cargadas eléctricamente capaces de penetrar el órgano afectado del paciente con cáncer, con dosis previamente determinadas y con fines terapéuticos.

Energía contra el cáncer

Como se ha señalado, en los aceleradores se producen altas cantidades de energía y haces de partículas. Estos son usados en el mundo y en el país por varias instituciones con fines médicos como la Fundación Santa Fe de Bogotá y el Instituto Nacional de Cancerología.

La cantidad de radiación, así como la calidad del haz de partículas depende en gran medida del trabajo de los especialistas en Física médica, quienes se constituyen en un gran soporte de los oncólogos ya que son los encargados de proporcionar la medida exacta de radiación solicitada por el médico para tratar al paciente.

En Colombia se trabaja fundamentalmente con electrones capaces de penetrar hasta cuatro centímetros el tejido y con fotones capaces de hacerlo hasta 15 centímetros, utilizados especialmente contra el cáncer de próstata, según señaló María Cristina Plazas, física de la Universidad Nacional.

Sin embargo, como señaló la oncóloga Rosalba Ospino, “es necesario determinar la sensibilidad de los órganos a la radiación. Existen tumores altamente sensibles como los que afectan órganos germinales (ovarios y testículos) y otros menos sensibles como los sarcomas”.

Protección frente a las radiaciones

Es necesario tener en cuenta que la generación de estas partículas produce otras radiaciones cuya intensidad y naturaleza pueden afectar al organismo humano, generando desde cataratas hasta cánceres y desórdenes genéticos. Sin embargo, las alteraciones biológicas causadas a una célula por la radiación puede tardar desde unos pocos minutos hasta muchos años (tiempo de latencia) en ser visibles, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.

En esta medida se reconoce la importancia de los trabajos realizados por el físico Jaime Sandoval del Instituto Colombiano de Geología y Minería, Ingeominas, en el acelerador electrostático de protones de Universidad Nacional y en el ciclotrón de protones de la Fundación Santa Fe de Bogotá, que permitieron determinar que las medidas de protección frente a éstas radiaciones son las adecuadas.

Así, en su trabajo de tesis de maestría, Sandoval caracterizó el tipo de radiación y midió su intensidad. De esta forma identificó radiaciones gamma para el ciclotrón de la Fundación Santa Fe y de rayos X y neutrones para el acelerador de la Universidad Nacional. Cabe anotar que este tipo de emisiones acumuladas en el cuerpo puede generar cáncer con el paso del tiempo si no se tiene un protocolo de radioprotección adecuado.

Como conclusión de su trabajo se sugirieron blindajes para los equipos, aunque Sandoval aclaró a NOTICyT que el ejercicio de medición se realizó de forma teórica, y que en ningún caso existe un riesgo inminente. “Se trató de un trabajo en el que se midió cuál sería el blindaje necesario para atrapar hasta el último neutrón que intentara escaparse: en el caso del acelerador de la UNAL sería de 1'47 metros de concreto y en el de la Fundación de 0'4 metros”, por supuesto estas medidas parten de las variables de casos extremos.

Así lo corroboró el profesor Fernando Cristancho del Centro Internacional de Física, quién señaló que no es necesario alarmar a la comunidad, pues este tipo de mediciones se basan en los escenarios más extremos como trabajos que permiten aplicar un mayor conocimiento sobre el funcionamiento global de los aceleradores.

Generalmente, estas máquinas son muy seguras y precisas aunque en oportunidades se presentan errores y desvíos de las órbitas de las partículas. En este campo el investigador Cardona está contribuyendo con la ciencia mundial aportando metodologías que le permiten corregir imperfecciones en aceleradores tan importantes para la Física como el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider o Colisionador Relativista de Iones Pesados) en Nueva York, en el que pueden realizarse hasta 78.000 colisiones en un segundo y en el supersincrotón de protones, ubicado en el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), con sede en Suiza.

En los dos casos fue posible reorientar a las caprichosas partículas para optimizar la calidad de los haces. Este es un aporte de la Física de aceleradores a la ciencia de la vida.

 

Radiaciones ionizantes

Radiaciones ionizantes son aquellas con energía suficiente para ionizar la materia, desplazando los electrones de sus órbitas. Pueden provenir de sustancias radiactivas, que emiten dichas radiaciones de forma espontánea, o de generadores artificiales (rayos X y aceleradores de partículas). Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia viva produciendo diversos efectos. Del estudio de esta interacción y de sus efectos se encarga la Radiobiología.

Desde su descubrimiento por Becquerel en 1896, las radiaciones ionizantes son utilizadas en aplicaciones médicas, siendo la más conocida los aparatos de rayos x o el uso de fuentes de radiación en el ámbito médico, tanto en diagnóstico (gammagrafía o medicina nuclear) como en el tratamiento (radioterapia en oncología, por ejemplo).

Además, las radiaciones ionizantes tienen aplicaciones muy importantes en la industria. Son útiles, por ejemplo, para la producción de energía, la esterilización de alimentos, para conocer la composición interna de diversos materiales y para detectar errores de fabricación y ensamblaje.