Qué son los ciclotrones
“Ciclotrón” podría ser el nombre de un personaje de una película de ciencia ficción. Pero no lo es. De hecho, se trata de un acelerador de partículas, una máquina que usa campos electromagnéticos para desplazar partículas a altas velocidades. Los ciclotrones se emplean para producir radioisótopos, que a su vez se usan para fabricar un tipo de medicamento, llamado “radiofármaco”, con el que es posible diagnosticar y tratar cánceres. Existen más de 1500 centros de ciclotrones en el mundo. Recientemente, el OIEA actualizó una base de datos dotada de un mapa interactivo en que figuran 1300 de estos centros en 95 países. Según la base de datos, la región de Iberoamérica alberga 81 centros en 17 países.
La Base de datos de ciclotrones para la producción de radionucleidos se publicó por primera vez en 2019 y es un instrumento que ayuda a una gran variedad de expertos, como los radiofarmacéuticos y los dueños o los usuarios de centros de ciclotrones médicos, a consultar e intercambiar información práctica, técnica y administrativa relativa al funcionamiento de estos aceleradores de partículas. La base de datos forma parte de las iniciativas del OIEA tendientes a mejorar las capacidades de los países en cuanto a la producción de radioisótopos y la aplicación de la tecnología de la radiación en el sector de la salud.
“Los ciclotrones se están desarrollando rápidamente y cada vez serán más importantes en el sector de la atención de salud, en especial en los procedimientos de imagenología avanzada, ya que los radiofármacos producidos con ciclotrones son muy eficaces para detectar varios tipos de cáncer” afirmó Amir Jalilian, Químico de Radioisótopos y Radiofármacos del OIEA.
Diversas técnicas de imagenología, como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), se valen de radioisótopos producidos en ciclotrones. A diferencia de los reactores de investigación, con los que también se producen radioisótopos, los ciclotrones no usan materiales radiactivos; por consiguiente, no están sujetos a las mismas normas de seguridad radiológica que los reactores.
Gracias a la base de datos del OIEA, los usuarios pueden encontrar información detallada sobre cada centro, como el tipo, el tamaño y el número de ciclotrones. Los profesionales de este ámbito pueden ponerse en contacto e intercambiar experiencias e información sobre sus productos radiofarmacéuticos. La plataforma también presenta los próximos eventos y las publicaciones del OIEA sobre la instalación y las aplicaciones de los ciclotrones.
La base de datos forma parte de la labor de apoyo del OIEA para la producción de radionucleidos en diversos países. El Organismo brinda asesoramiento especializado y orientaciones técnicas sobre los centros de producción de radiofármacos, fomenta las capacidades del personal mediante cursos y programas educativos, y promueve la investigación y el desarrollo mediante proyectos coordinados de investigación. La aplicación de los radionúclidos en medicina ha sufrido importantes crecimiento en la última década y uno de los principales factores que contribuyen a este crecimiento es la disponibilidad de un gran número de ciclotrones dedicado exclusivamente a este fin. Muchos de estos ciclotrones son dedicados a la producción de isótopos de PET y más concretamente de flúor 18 para la producción de 18F-FDG (fluorodesoxiglucosa).
Algunos hospitales tienen sus propios ciclotrones y producen radioisótopos de periodo corto, que se convierten en radiofármacos para uso directo en los pacientes. Gracias a los últimos avances en este campo, algunos radioisótopos claves, como el tecnecio 99m (99mTc) y el galio 68 (68Ga), se han empezado a producir en ciclotrones [1].
Un ciclotrón es básicamente una cámara cilíndrica de alto vacío en la que mediante un campo magnético paralelo al eje del cilindro y un sistema de radiofrecuencia para generar un campo eléctrico alternante, es posible acelerar a energías muy elevadas (~10 MeV) partículas elementales (como protones y deuterones) producidas mediante una fuente de iones situada en el centro de la cavidad. Estas partículas se hacen chocar con los blancos, en los que tienen lugar reacciones nucleares que llevan a la obtención de los isótopos emisores de positrones, que serán finalmente utilizados para sintetizar los diferentes radiofármacos. Existen una gran variedad de ellos dependiendo de la potencia (intensidad del haz), la energía hasta la cual se pueden acelerar las partículas-proyectil, los blancos a utilizar, etc.
Los principales componentes y sistemas de un ciclotrón son:
El imán
Normalmente de tipo resistivo. Un polo sobre las “D” (Norte) y otro debajo (Sur), generando un campo magnético, perpendicular a la partícula y uniforme, para confinar el haz de partículas. A medida que ganan energía el campo les obliga a describir una trayectoria espiral creciente.
Electrodos huecos
Tienen forma de “D”, se encuentran ligeramente separados y están conectados a un oscilador de alto voltaje. Alternando la carga positiva y negativa a estas “des” conseguimos acelerar la partícula.
La fuente de iones
Está formada por cátodos para la producción de protones y deuterones. Estos iones son insertados radialmente en la zona central del imán.
Sistema de extracción del haz
Se encarga de dirigir el haz de iones hacia el blanco utilizando una placa con voltaje negativo una vez que las partículas han llegado al borde externo de las D.
Blancos
Es el lugar donde las partículas impactan.
Detectores
Registran la emisión de energía de la sustancia radiactiva, el tipo de partícula, así como los niveles de radiactividad.
Sistema de vacío
Su finalidad es la de evitar que los iones acelerados colisionen con átomos de gases residuales, con el fin de evitar la creación de neutrones que dejarían de ser acelerados.
Sistema de refrigeración
Su finalidad es controlar y mantener la temperatura correcta, así como llevar a cabo la desionización del agua utilizada para dicha función.
El ciclotrón es usado en el mundo en la Producción de Radioisótopos necesarios para aplicaciones clínicas en tomógrafos por emisión de positrones (PET). Es también objetivo del ciclotrón el desarrollo de otros radioisótopos y aplicaciones propias de la tecnología de aceleradores en el ámbito de la investigación básica y aplicada.
Los ciclotrones se clasifican en función del tipo de partícula utilizada (positiva o negativa) o bien en función de la energía a la que éstas pueden ser aceleradas. La utilización de los ciclotrones PET actuales es muy sencilla, puesto que son sistemas muy automatizados. Aunque se pueden manejar de forma manual (con lo que se pueden controlar todos los parámetros de funcionamiento) lo habitual es fijar únicamente la corriente requerida en el blanco, que va a condicionar la actividad que se obtendrá. [2].
[1] https://www.iaea.org/es/newscenter/news/que-es-un-ciclotron-donde-se-halla
[2] https://mdnuclear.blogspot.com/2016/06/ciclotron.html
