UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN Facultad De Ciencias Biológicas Física Moderna: Trazadores radiactivos en medicina nuclear Equipo: Brian Josué Celestino Rodríguez Ignacio Díaz Montiel Luisa Fernanda Teniente Morales Sofía Aglahe Valladares Izquierdo San Nicolás De Los Garza, Nuevo León 30/Septiembre/2016
Resumen En este trabajo se realizó una investigación sobre los trazadores radiactivos utilizados en medicina nuclear, estos métodos son muy importantes ya que son utilizados para realizar diferentes diagnósticos para detectar alguna enfermedad en el cuerpo o localizar la zona afectada por diferentes padecimientos. Estos métodos son muy efectivos. Introducción Se llama medicina nuclear a la especialidad que para el diagnóstico, utiliza imágenes obtenidas mediante la administración de sustancias radiactivas, que se incorporan a las rutas metabólicas del organismo (Pérez et al., 2006). El fundamento de la medicina nuclear radica en marcar determinadas moléculas (denominadas <<trazadores>>) con algún átomo radiactivo emisor de radiación gamma. De este modo, se puede estudiar el comportamiento biológico de dichas sustancias, ya que su ubicación en el cuerpo puede ser determinada localizando la radiación gamma emitida (Pérez et al., 2006). En medicina nuclear se dan usos distintos a los radioisótopos para fines terapéuticos o para realizar un diagnóstico. En la terapia con radiación se intenta tratar, o curar, un padecimiento por medio de la radiación. El uso de radioisótopos con fines de diagnóstico busca obtener información acerca del estado de salud del paciente (Hill & Kolb, 1999). Henry Bequerel, en 1896 descubrió la radiactividad en elementos naturales, al comprobar que ciertas rocas (pechblenda, que contiene uranio) podían impresionar placas fotográficas en ausencia de luz. Por este descubrimiento obtuvo el premio Nobel de física en 1903. La primera utilización de isótopos radiactivos en medicina tuvo lugar en la década de 1903, como tratamiento oncológico y para efectuar ciertos estudios de metabolismo. George De Hevesy, obtuvo el premio Nobel en 1943 por sus estudios realizados en 1923 sobre la distribución de sustancias
radiactivas en plantas, que condujeron al concepto de <<trazador>> (Pérez et al., 2006). La obtención de imágenes médicas mediante esta modalidad tuvo gran impulso a partir de 1958, cuando H.O Anger desarrolló un desarrolló un dispositivo denominado <<gammacámara>> (Pérez et al., 2006). Una gammacámara o cámara de Anger es el dispositivo de detección de la radiación gamma emitida por algún trazador radiactivo. Está constituida por una matriz de fotomultiplicadores, cada uno de los cuales amplifica la señal generada por el cristal detector en su área correspondiente. Esto proporciona información tanto de la intensidad de la radiación como de su localización espacial que suministrará la información más específica y confiable para el problema específico de un paciente. El trazador que se use determinará si el paciente recibe una tomografía TCEFU o una TEP (Guerrero, s.f.). Esquema de una gammacámara En su empleo terapéutico, los radioisótopos incorporados en forma diferencial a tejidos malignos ofrecen la posibilidad de efectuar un daño cuidadosamente controlado por efecto de sus radiaciones (partículas alfa o beta). En la radiofarmacia confluyen, además de la radioquímica, principios de física, química orgánica e inorgánica, biología, fisiología y medicina. La cadena completa
continúa hacia la medicina nuclear, una de las especialidades más avanzadas de la medicina actual. Esta disciplina reúne además el aporte de tecnología de vanguardia en el campo de la electrónica, la detección de radiaciones y hasta la matemática, que realiza su aporte con sofisticados algoritmos aplicados al complejo software de adquisición e interpretación de señales que concluye en imágenes 2D y 3D, hoy en día herramientas indispensables en el diagnóstico de última generación. Se define a un radiofármaco como una sustancia compuesta por dos partes: un radioisótopo y un portador o precursor inactivo (molécula, micro o incluso nanopartícula) que conduce al radioisótopo adonde el médico desea, de acuerdo con los fines específicos de la aplicación. Es corriente la referencia a moléculas o compuestos marcados con determinados radioisótopos. La marcación se puede realizar en el momento de preparar el radiofármaco en la planta de producción, o bien la realiza el técnico o el médico en el mismo servicio de medicina nuclear, antes de administrarla al paciente. En ambos casos se realizan luego controles de calidad para asegurar las características del radiofármaco, de acuerdo con normas. Los radioisótopos más utilizados en la actualidad en diagnóstico son 99m Tc, 131 I y 18 F. En menor medida se emplean también 125 I, 67 Ga, 68 Ga, 11 C, 13 N, 201 Tl, 111 In. Todos ellos, salvo el 131 I, son emisores gamma de períodos de semidesintegración adecuadamente cortos. Existe en desarrollo el empleo de otros radionucleidos, tales como el 123 I, el 124 I y el 64 Cu. En el caso de radioisótopos terapéuticos (fundamentalmente emisores beta) se utilizan radiofármacos marcados con 131 I, 153 Sm, 90 Y y 177 Lu (Cohen & Furnari, 2012). Los radioisótopos se usan para fines diagnósticos con el propósito de obtener información acerca del tipo o el alcance de la enfermedad. El yodo 131 se emplea para determinar el tamaño, la forma y la actividad de la glándula tiroides, así como para canceres localizados en esta glándula y para controlar una tiroides hiperactiva. Primero, el paciente toma una solución de yoduro de potasio que contiene yodo 131. El organismo concentra el yodo en la tiroides. Se usan dosis grandes para el
tratamiento del cáncer de la tiroides; la radiación de isotopo se concentra en las células cancerosas de esta glándula aun cuando las células cancerosas se hayan extendido a otras partes del cuerpo. Sin embargo, para fines de diagnóstico solo se necesita una pequeña cantidad del radioisótopo. Se monta un detector de tal manera que las lecturas se convierten en un registro visual permanente que muestra la incorporación diferencial del isotopo. La imagen que se obtiene se describe como una fotoexploracion, y permite determinar con precisión la ubicación de un tumor en esa región del cuerpo. El radioisótopo de uso más extendido en medicina es el gadolinio 153. Este isotopo se emplea para evaluar la mineralización de los huesos. Su popularidad es un indicio del gran número de personas, principalmente mujeres, que sufren de osteoporosis (reducción de la cantidad de tejido óseo) a medida que envejecen. El gadolinio 153 emite dos radiaciones características: un rayo gamma y un rayo X. Un dispositivo analizador compara estas radiaciones después de que atraviesan el hueso. La densidad del mismo se determina con base en las diferencias de absorción de los rayos. El tecnecio 99 m se utiliza en diversos ensayos diagnósticos. La letra m quiere decir metaestable, lo que significa que este isotopo emite cierta energía para convertirse en una versión más estable del mismo isotopo (mismo número atómico y mismo peso atómico). La energía que desprende es el rayo gamma que permite detectar el isotopo. 99m TC 43 43 99 TC + y La desintegración del tecnecio 99 m no produce partículas alfa ni beta, las cuales podrían causar daños innecesarios al organismo. Además, el tecnecio 99 m tiene una vida media corta (alrededor de 6 horas), lo que significa que la radiactividad no permanece en el organismo mucho tiempo después de que la exploración se ha completado. Esta vida media tan corta obliga a planificar cuidadosamente el uso del
radioisótopo. De hecho, lo que se adquiere no es el isótopo mismo. El tecnecio 99 m se forma por desintegración del molibdeno 99. 99 Mo 99m Tc + o e + y 42 43 +1 Se emplea un recipiente que contiene este isótopo de molibdeno, y el producto de desintegración, el tecnecio 99 m, se extrae del recipiente a medida que se necesita. Mediante el uso de modernas tecnologías basadas en la utilización de computadoras, la tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés) permite medir los procesos dinámicos que se llevan a cabo en el organismo, como el flujo sanguíneo o la rapidez con la que se metaboliza el oxígeno o la glucosa. Las exploraciones de PET se emplean actualmente para identificar con precisión el área de daño cerebral que desencadena los ataques epilépticos graves. Antes de las exploraciones se inhalan o se inyectan compuestos que contienen isótopos emisores de positrones, como el carbono 11. Antes de que el positrón emitido pueda recorrer una distancia apreciable en el cuerpo se topa con un electrón y se producen rayos gamma. 11 C 11 B + 0 e 6 5 +1 0 e + 0 e 2 y +1-1 Estos rayos gamma salen del cuerpo en sentidos opuestos. Se colocan detectores en lados opuestos del paciente para registrar los rayos gamma. Si se ajustan los dispositivos de registro de tal modo que se registren simultáneamente dos rayos gamma, el sistema no toma en cuenta los rayos gamma de la radiación natural de fondo (Hill & Kolb, 1999). Material y Métodos Este documento se elaboró mediante una consulta en libros, artículos científicos y páginas de internet, extrayendo la información más relevante sobre el tema, mencionando citas de científicos e investigadores en el texto.
Bibliografía Cohen, I. M., & Furnari, J. C. (2012). Las Tendencias Modernas de la Radioquímica y sus Aplicaciones. Química Viva, 11(2), 72-90. Hill, J. W., & Kolb, D. K. (1999). Química para el nuevo milenio. Pearson Educación. Pp. 86,87. Pérez, P. A. C., García, J. R., & Ibáñez, J. J. R. (2006). Ingeniería biomédica: Imágenes médicas (Vol. 49). Univ de Castilla La Mancha. Pp. 37-38. Sitios Web Guerrero, M. J. (s.f.). Ingeniería Biomédica. Recuperado el 29 de Septiembre de 2016, de Obtención de imágenes en medicina nuclear: http://ocw.uv.es/ingenieriay-arquitectura/1-5/ib_material/ib_t10_ocw.pdf