Aplicaciones de las Radiaciones Nucleares en la Medicina

Aplicaciones de las Radiaciones Nucleares en la Medicina

Dr. Juan Carlos Furnari

Gerente de Área Aplicaciones de la Tecnología Nuclear Comisión Nacional de Energía Atómica

[ furnari@cae.cnea.gov.ar ]

JORNADA de ANÁLISIS Y REFLEXIÓN sobre PRESENTE y FUTURO de la ENERGÍA NUCLEAR – Córdoba, 06.09.2012

y en Salud Humana en general

Aplicaciones de los radioisótopos y

de las radiaciones ionizantes

 Generación de electricidad

 Medicina nuclear

 Investigación y desarrollo

 Preservación de alimentos

 Aplicaciones industriales

 Nutrición y salud

 Fertilidad de suelos, riego y cultivos agrícolas.

 Lucha contra insectos y plagas

 Producción y sanidad pecuarias

 Técnicas analíticas nucleares

 Vigilancia ambiental

 Tratamiento de efluentes

 Desarrollo de recursos hídricos y minerales

Aplicaciones Nucleares

más importantes

Principios de las Aplicaciones

Las radiaciones afectan a los materiales

3988739

Los materiales absorben las radiaciones

56478381

Los radioisótopos trazan (marcan) a los materiales Irradiación de

alimentos, radioterapia

Radiografías Radiofarmacia.

Medicina Nuclear.

Estudios ambientales

Tecnología de irradiación

Gerencia de Aplicaciones y Tecnología de

las Radiaciones - CAE

Planta de Irradiación Semi Industrial

del Centro Atómico Ezeiza (PISI)

Planta de Irradiación Semi Industrial del

Centro Atómico Ezeiza (PISI)

Aplicaciones en Industria

Modificación y Generación de

Nuevos Materiales

Irradiación de Polímeros

Esterilización de material biomédico descartable, envases, prótesis, etc..

Irradiación de cables y aislaciones eléctricas y telefónicas (resistencia a altas temperaturas, buenas propiedades físicas y mecánicas). Irradiación de caños para tuberías de agua caliente. Materiales termocontraíbles (láminas para envases, tubos para empalmes eléctricos).

Membranas selectivas (de intercambio iónico, separación, permeables).

Hidrofilización de superficies de polímeros hidrófobos (prótesis, materiales biocompatibles, piel artificial). Incorporación de aditivos en fibras textiles.

Vulcanización (neumáticos, silicona de uso médico)

Impregnación de maderas y otros sustratos con monómeros y polimerización por irradiación. Recuperación de materiales artísticos y arqueológicos.

Refuerzo de materiales plásticos con otros elementos (composites).

Inmovilización de sustancias en matrices de polímeros.

Mejoramiento en el reticulado de polímeros Inmovilización de compuestos en matríces poliméricas

Depolimerización de teflón Desarrollo de composites y compuestos símil hueso

Laboratorio de Polímeros

Piel artificial

Aplicaciones en la Industria Alimenticia

Radiopreservación de Alimentos

Efectos de las Radiaciones sobre los Alimentos

Inhibición de brotación en bulbos, tubérculos y raíces.

Desinfestación (ácaros y otros insectos) de productos frutihortícolas y granos.

Eliminación de parásitos (Ejemplo: triquinosis en carne de cerdo).

Retardo de maduración en frutas tropicales (papaya, banana, mango).

Retardo de la senescencia de champignones y espárragos.

Reducción de contaminación bacteriana  prolongación de la vida útil (carnes frescas, frutas finas, pescados) Proceso similar a la pasteurización.

Control del desarrollo de microorganismos no esporulados, excepto virus Ejemplo: salmonella en pollo y huevos.

Ejemplos

Inhibición de la brotación

Retardo de la acción

bacteriana

Irradiación de arándanos, manzanas y peras

Libera al alimento de microorganismos patógenos, sin introducir sustancias

extrañas. Las especias, por ejemplo, que no pueden decontaminarse con óxido de etileno debido a la retención de residuos tóxicos cancerígenos).

Irradiación de alimentos

Evita o reduce el empleo de fumigantes o conservadores químicos.

Prolonga el tiempo de comercialización, posibilitando alcanzar mercados internos y externos más lejanos.

Al mejorar la calidad higiénico-sanitaria, permite llegar a mercados con exigencias hasta ahora no alcanzadas por nuestros productos.

Evita que el producto pierda su calidad de fresco o sus caracteres organolépticos.

“Buenas Prácticas de Procesamiento para la Irradiación de Alimentos destinados al Consumo Humano” . Norma IRAM 20301 (2003).

“Food irradiation - Requirements for the development, validation and routine control of the ionizing radiation process used for the treatment of food for human consumption”

Norma ISO 14470 (2011)

Otras Aplicaciones en la Industria de los Alimentos

Control de Plagas

Se han identificado unos treinta órdenes de insectos que

producen daños directos por ataque a las plantas y animales, disminuyendo su calidad, además de causar perjuicios indirectos debido a restricciones de las exportaciones, pérdidas de mercados, desocupación de recursos humanos, inutilización de recursos materiales e incremento de costos.

Una estimación mundial indica que el 30% de los cultivos se pierde por acción de los insectos y el 10% durante la post cosecha, en el almacenamiento. Según la Organización Mundial de la Salud, el 50% de la pre-cosecha, cosecha y post

cosecha se malogra por insectos en los países menos tecnificados.

Principalmente: Díptera (moscas, mosquitos), Coleóptera (escarabajos, gorgojos), Lepidóptera (mariposas, polillas), Ortóptera (grillos, langostas), Hemíptera (chinches), Homóptera (cochinillas, pulgones), Hymenóptera (hormigas, abejorros) y Thisanoptera (trips).

Control de Plagas

Algunos insectos, como la mosca de la fruta, poseen un ciclo de reproducción particular: la hembra es fecundada sólo por un macho.

Esto condujo al desarrollo de un método de control de plagas basado en la irradiación de larvas, criadas en insectarios, para lograr que los machos sean estériles.

Al ser liberados ya en su etapa voladora, en las áreas plagadas, la

“fecundación” es inviable, disminuyendo drásticamente la población en pocas generaciones. Es un método muy efectivo y no contaminante.

La Técnica del Insecto Estéril (TIE)

Se implementó con éxito en regiones de Asia y África. En nuestro país existen campañas en Mendoza, San Juan, Neuquén y Río Negro.

En Mendoza opera un irradiador apto para estas aplicaciones.

En San Juan opera un irradiador móvil de CNEA.

Se comenzó a estudiar el caso del Dengue

Otras Aplicaciones en la Industria de los Alimentos

Irradiación de panales de abeja

(control de Loque Americana)

IRRADIACION DE PANALES DE ABEJA

Para eliminar los agentes causales de enfermedades de

la colmena.



Manejo del suelo y del agua



Fertilidad de suelos



Control de la erosión



Control de plagas e insectos



Sanidad y nutrición animal



Persistencia de herbicidas



Desarrollo de fertilizantes biológicos



Enfermedades apícolas

APLICACIONES EN AGRICULTURA Y GANADERIA

Aplicaciones en Hidrología

Medición de circulación, dirección o caudales de aguas subterráneas

Estudios de movimiento de sedimentos en ríos o costas marítimas

Determinación de origen y edad del agua

mediante la relación de isótopos

H /

H;

O /

O

Fuerte impulso por parte del OIEA

Estudios y preservación del Medio Ambiente

Tratamiento de efluentes

Tratamiento de Gases de Chimeneas

Existen plantas piloto de este tipo en Japón, China, Alemania,

Francia, Polonia y oros países de Asia, Europa y Estados Unidos.

Vigilancia y estudios de la contaminación ambiental

Técnicas Analíticas Nucleares

y Relacionadas

Aplicaciones de las técnicas analíticas

nucleares y relacionadas en medio ambiente

Vigilancia de la contaminación atmosférica:

Filtrado de aire y determinación del contenido de elementos traza (AAN) o plomo (PIXE).

Empleo de biomonitores (AAN)

Estudio actual de contaminación y

. proveniencia de contaminantes

. atmosféricos en Córdoba (AAN)

Aplicaciones de las técnicas analíticas

nucleares y relacionadas en medio ambiente

Estudios de contaminación del agua del Río de la Plata (AAN y técnicas convencionales)

Determinación de elementos tóxicos en sedimentos, rellenos sanitarios y suelos (AAN)

Estudios de contenido de arsénico en aguas

(Hidroarsenicismo crónico endémico) de las provincias

de Córdoba, Santa Fé y Santiago del Estero. (AAN)

Aplicaciones de las técnicas analíticas nucleares o radiométricas en alimentos

Determinación de elementos metálicos en cárnicos y farináceos envasados

Determinación de oligoelementos y nutrientes en

diversos alimentos, por ejemplo, selenio en yema de huevo o carne de pollo.

Determinación de oligoelementos o elementos tóxicos en granos.

Determinación de contaminación radiactiva en

alimentos de exportación (normativa internacional)

Aplicaciones en Medicina

Esterilización de material quirúgico, prótesis e implantes

Banco de tejidos

Diagnóstico por imágenes

Tratamiento con radiaciones

Tratamiento con radiofármacos

Terapia por captura de neutrones

en boro (BNCT)

Radiografía convencional

Tomografía computada

Resonancia Magnética Nuclear

Radioterapia- Co-60

Radioterapia: Acelerador lineal

Irradiación del Paciente

Rotación de un cabezal de radioterapia o de un acelerador de electrones alrededor del paciente. Sólo la zona deseada recibe radiación continuamente, optimizando la dosis.

Radiofármacos

Radiofármaco: Compuesto con

especificidad químico-biológica marcado con radioisótopos, para uso médico

(diagnóstico o tratamiento).

Estéril, isotónico y libre de pirógenos

Con actividad calibrada para el estudio o tratamiento a realizar

Vía de administración: Oral o Inyectable

Equipo Híbrido Tomografía de emisión de fotones simples y Tomografía computada (SPECT-CT)

Htal de Clínicas, Instituto Roffo, BsAs

Tomografía de emisión de

positrones (PET). 22 en todo el país

Tomografía de emisión de positrones (PET)

Se emplean radiofármacos marcados con radioisótopos emisores de positrones

18

F,

N,

C,

O,

Ga,

Cu y otros

Los positrones se aniquilan luego de recorrer pocos milímetros y emiten dos rayos gamma opuestos,

que se detectan simultáneamente

La detección se combina con técnicas tomográficas y

se obtienen imágenes tridimensionales

Imágenes de SPECT y de PET

Fusión de imágenes PET - CT

CT PET

PET-CT

Fusión de imágenes PET - CT

PET CT PET-CT

Fusión de imágenes PET - CT

Terapia por captura de neutrones en boro (BNCT)

Neutrón

7

Li Núcleo celular α

Célula tumoral

10

B

Boro Fenil

Alanina (BPA)

BNCT

Reactor Nuclear RA-6 Centro

Atómico Bariloche. Facilidad

para tratar pacientes por BNCT

RA-6 Bariloche - BNCT

Núcleo del RA-6

La Medicina Nuclear en nuestro país

Desde la década del ’60, CNEA produce radioisótopos de uso médico:

I,

Cr,

P (primeros) y desarrolla radiofármacos.

Desde 1985, CNEA posee la única planta de fisión de Sudamérica para producir

Mo.

En la década del ’90 se instaló el ciclotrón del CAE, que produjo

Tl y actualmente produce

F (FDG)

En los ´70 CNEA instaló los centros de Medicina Nuclear del Htal. de Clínicas y del Instituto Roffo, de Bs. As.

En 1990 se creó la FUESMEN (CNEA-Provincia de

Mendoza), con el primer centro PET del hemisferio sur.

En 2010 se instaló el segundo equipo SPECT-CT del país en el Centro de Medicina Nuclear del Hospital de Clínicas (CNEA-UBA).

Existen dos ciclotrones privados para producción de FDG. Bacon y Fleni.

Existen más de 20 centros PET en todo el país.

CNEA capacita en Medicina Nuclear, Radioterapia y Física Médica Argentina posee unos 300 Centros de Medicina Nuclear

CNEA abastece la casi totalidad de los radioisótopos que se usan en

nuestro país y exporta a Brasil a través de Dioxitek. Está modernizando sus plantas de producción en el Centro Atómico Ezeiza

En 1997 se inauguró la Fundación Centro de Diagnóstico Nuclear

(CNEA-FUESMEN) con el primer equipo PET-CT y ciclotrón asociado del país.

A fines de septiembre de 2012 se instalará un equipo SPECT-CT en el

Centro de Medicina Nuclear del Instituto Roffo (CNEA-UBA).

Del uranio a la Medicina Nuclear

Plantas Químicas: uranio fresco / recuperación de uranio PFPU - ECRI: Fabricación de polvos / laminación Fabricación de Elementos combustibles y Blancos de irrad.

 Operación del RA-3

 Producción de

Mo +

I de fisión

 Producción de

Sm,

P,

Cr

 Desarrollo de

Sr/

Y,

I y

Lu

 BNCT

 Análisis por activación neutrónica

 Otras aplicaciones previstas

Medicina Nuclear

Agropecuarias Industriales Servicios

Capacitación

Conocimientos

2 Centrales Nucleares en Operación

2 Centrales Nucleares en Construcción

(Atucha II y Carem)

6 Reactores de Investigación

6 Aceleradores de Partículas

3 Centros Atómicos 1 Centro

Tecnológico.

1 Fábrica de agua pesada.

2 Plantas de Irradiación

Medicina Nuclear y Diagnóstico clínico

•3 Escuelas de Medicina Nuclear

•67 Centros de Cobaltoterapia.

•71 Centros de Braquiterapia..

•295 Centros de Medicina Nuclear

•48 Aceleradores Lineales de Uso Médico

•338 Laboratorios de Radioinmunoanálisis 3 Institutos de Capacitación y

Formación de Recursos Humanos

Muchas gracias !