Coloquio 86 del CNA (viernes, 04 de octubre de 2019)

Resumen: Las investigaciones biofísicas con aceleradores de partículas han ido adquiriendo mayor interés en las últimas décadas, debido a la difusión de centros de terapia con partículas en todo el mundo y gracias a los excelentes resultados obtenidos con esta técnica en el tratamiento de diferentes tipos de tumores. Los experimentos de radiobiología con protones y otros iones requieren condiciones particulares, tanto desde el punto de vista físico como biológico, especialmente cuando la energía de estas partículas sea inferior a 20 MeV. En primer lugar, la distribución de dosis debe ser homogénea en toda la superficie de la muestra irradiada, y la dosis impartida por unidad de tiempo debe ser comparable con la utilizada en la clínica (2 Gy/min aproximadamente). Por otra parte, con aceleradores de baja energía, el corto alcance de las partículas en agua limita el rango de aplicaciones disponibles, y obliga a irradiar las muestras celulares en placas de cultivo abiertas, expuestas al aire y a posibles contaminaciones. Finalmente, dado que las muestras se componen de materia viva, el control de los parámetros ambientales, como temperatura, presión y humedad, es fundamental para el buen desarrollo y resultado de la medida.

En el CNA hemos desarrollado una línea de radiobiología con protones en la sala experimental del ciclotrón de 18 MeV, para la irradiación de cultivos celulares mono capa puestos en posición vertical respecto al haz. Para mejorar la homogeneidad y disminuir la intensidad del haz, se ha usado un haz sin focalizar y degradado con un folio de aluminio de 0.5 mm de espesor, posicionado dentro de la línea de vacío a una distancia de 1.7 m de la ventana de salida. Se han hecho varias medidas a distintas distancias de la ventana de salida para determinar las mejores condiciones de irradiación, asegurando desviaciones en la homogeneidad menores de un 5% en una superficie circular de 35 mm de diámetro, medida que corresponde a la dimensión estándar de un pozo de cultivo de Petri. Para ello se han utilizado películas radiocromicas EBT3 y una cámara de ionización especialmente diseñada en el GSI, además de un soporte desarrollado para el alojamiento de placas de cultivo durante la irradiación. Todos los resultados experimentales han sido además comparados con simulaciones Monte Carlo hechas con Geant4, dónde se ha reproducido fielmente la geometría de la línea externa del ciclotrón. Finalmente, se ha llevado a cabo con éxito un experimento preliminar con cultivos celulares, en el que se han irradiado células de osteosarcoma de hueso humano con dos diferentes dosis de protones.