Aplicaciones de las Radiaciones Nucleares en la Medicina

Transcripción

1 Aplicaciones de las Radiaciones Nucleares en la Medicina y en Salud Humana en general 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,

2 Aplicaciones de los radioisótopos y de las radiaciones ionizantes

3 Aplicaciones Nucleares más importantes 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

4 Principios de las Aplicaciones Las radiaciones afectan a los materiales Irradiación de alimentos, radioterapia Los materiales absorben las radiaciones Radiografías Los radioisótopos trazan (marcan) a los materiales Radiofarmacia. Medicina Nuclear. Estudios ambientales

5 Tecnología de irradiación Gerencia de Aplicaciones y Tecnología de las Radiaciones - CAE

6 Planta de Irradiación Semi Industrial del Centro Atómico Ezeiza (PISI)

7 Planta de Irradiación Semi Industrial del Centro Atómico Ezeiza (PISI)

8 Aplicaciones en Industria Modificación y Generación de Nuevos Materiales

9 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.

10 Laboratorio de Polímeros Mejoramiento en el reticulado de polímeros Inmovilización de compuestos en matríces poliméricas Depolimerización de teflón Desarrollo de composites y compuestos símil hueso Piel artificial

11 Aplicaciones en la Industria Alimenticia Radiopreservación de Alimentos

12 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.

13 Ejemplos Inhibición de la brotación Retardo de la acción bacteriana

14 Irradiación de arándanos, manzanas y peras

15 Irradiación de alimentos 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). Evita o reduce el empleo de fumigantes o conservadores químicos. Evita que el producto pierda su calidad de fresco o sus caracteres organolépticos. 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. Buenas Prácticas de Procesamiento para la Irradiación de Alimentos destinados al Consumo Humano. Norma IRAM (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 (2011)

16 Otras Aplicaciones en la Industria de los Alimentos Control de Plagas

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

18 La Técnica del Insecto Estéril (TIE) 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. 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

19 Otras Aplicaciones en la Industria de los Alimentos Irradiación de panales de abeja (control de Loque Americana)

20 IRRADIACION DE PANALES DE ABEJA Para eliminar los agentes causales de enfermedades de la colmena.

21 APLICACIONES EN AGRICULTURA Y GANADERIA 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

22 Aplicaciones en Hidrología Medición de circulación, dirección o caudales de aguas subterráneas Determinación de origen y edad del agua mediante la relación de isótopos 1 H / 2 H; 16 O / 18 O Fuerte impulso por parte del OIEA Estudios de movimiento de sedimentos en ríos o costas marítimas

23 Estudios y preservación del Medio Ambiente Tratamiento de efluentes

24 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.

25 Vigilancia y estudios de la contaminación ambiental Técnicas Analíticas Nucleares y Relacionadas

26 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)

27 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) Estudios de contenido de arsénico en aguas (Hidroarsenicismo crónico endémico) de las provincias de Córdoba, Santa Fé y Santiago del Estero. (AAN) Determinación de elementos tóxicos en sedimentos, rellenos sanitarios y suelos (AAN)

28 Aplicaciones de las técnicas analíticas nucleares o radiométricas en alimentos Determinación de oligoelementos y nutrientes en diversos alimentos, por ejemplo, selenio en yema de huevo o carne de pollo. Determinación de elementos metálicos en cárnicos y farináceos envasados Determinación de oligoelementos o elementos tóxicos en granos. Determinación de contaminación radiactiva en alimentos de exportación (normativa internacional)

29 Aplicaciones en Medicina Diagnóstico por imágenes Tratamiento con radiaciones Terapia por captura de neutrones en boro (BNCT) Tratamiento con radiofármacos Esterilización de material quirúgico, prótesis e implantes Banco de tejidos

30 Radiografía convencional

31 Tomografía computada

32 Resonancia Magnética Nuclear

33 Radioterapia- Co-60

34 Radioterapia: Acelerador lineal

35 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.

36 Radiofármacos Radiofármaco: Compuesto con especificidad químico-biológica marcado con radioisótopos, para uso médico (diagnóstico o tratamiento). Vía de administración: Oral o Inyectable Estéril, isotónico y libre de pirógenos Con actividad calibrada para el estudio o tratamiento a realizar

37 Equipo Híbrido Tomografía de emisión de fotones simples y Tomografía computada (SPECT-CT) Htal de Clínicas, Instituto Roffo, BsAs

38 Tomografía de emisión de positrones (PET). 22 en todo el país

39 Tomografía de emisión de positrones (PET) Se emplean radiofármacos marcados con radioisótopos emisores de positrones 18 F, 13 N, 11 C, 15 O, 68 Ga, 64 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

40 Imágenes de SPECT y de PET

41 Fusión de imágenes PET - CT PET-CT CT PET

42 Fusión de imágenes PET - CT PET CT PET-CT

43 Fusión de imágenes PET - CT

44 Terapia por captura de neutrones en boro (BNCT) Boro Fenil Alanina (BPA) Neutrón α 7 Li Núcleo celular 10 B Célula tumoral

45 BNCT Reactor Nuclear RA-6 Centro Atómico Bariloche. Facilidad para tratar pacientes por BNCT

46 RA-6 Bariloche - BNCT Núcleo del RA-6

47 La Medicina Nuclear en nuestro país Desde la década del 60, CNEA produce radioisótopos de uso médico: 131 I, 51 Cr, 32 P (primeros) y desarrolla radiofármacos. En los 70 CNEA instaló los centros de Medicina Nuclear del Htal. de Clínicas y del Instituto Roffo, de Bs. As. Desde 1985, CNEA posee la única planta de fisión de Sudamérica para producir 99 Mo. En la década del 90 se instaló el ciclotrón del CAE, que produjo 201 Tl y actualmente produce 18 F (FDG) En 1990 se creó la FUESMEN (CNEA-Provincia de Mendoza), con el primer centro PET del hemisferio sur.

48 En 1997 se inauguró la Fundación Centro de Diagnóstico Nuclear (CNEA-FUESMEN) con el primer equipo PET-CT y ciclotrón asociado del país. En 2010 se instaló el segundo equipo SPECT-CT del país en el Centro de Medicina Nuclear del Hospital de Clínicas (CNEA-UBA). A fines de septiembre de 2012 se instalará un equipo SPECT-CT en el Centro de Medicina Nuclear del Instituto Roffo (CNEA-UBA). Existen dos ciclotrones privados para producción de FDG. Bacon y Fleni. Existen más de 20 centros PET en todo el país. 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 CNEA capacita en Medicina Nuclear, Radioterapia y Física Médica

49 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 99 Mo I de fisión Producción de 153 Sm, 32 P, 51 Cr Desarrollo de 90 Sr/ 90 Y, 125 I y 177 Lu BNCT Análisis por activación neutrónica Otras aplicaciones previstas Medicina Nuclear Agropecuarias Industriales Servicios Capacitación Conocimientos

50 2 Centrales Nucleares en Operación 2 Centrales Nucleares en Construcción (Atucha II y Carem) 6 Reactores de Investigación 3 Centros Atómicos 1 Centro Tecnológico. 6 Aceleradores de Partículas 1 Fábrica de agua pesada. 2 Plantas de Irradiación 3 Institutos de Capacitación y Formación de Recursos Humanos Medicina Nuclear y Diagnóstico clínico 3 Escuelas de Medicina Nuclear 67 Centros de Cobaltoterapia. 71 Centros de Braquiterapia Centros de Medicina Nuclear 48 Aceleradores Lineales de Uso Médico 338 Laboratorios de Radioinmunoanálisis

51 Muchas gracias!