Aceleradores de partÃculas para irradiar cultivos celulares
* El Centro Nacional de Aceleradores dispone de un dispositivo para irradiación de cultivos celulares con protones de bajas energÃas en el acelerador Tándem.
* Con una nueva lÃnea de trabajo en el ciclotrón se pretende irradiar los cultivos con energÃas superiores para realizar estudios biológicos que puedan aportar luz a los tratamientos de protonterapia en pacientes con tumores.
La RadiobiologÃa es una parte de la BiologÃa que estudia los efectos que inducen en los seres vivos las radiaciones ionizantes. Uno de los efectos de estas radiaciones es la generación de mutaciones genéticas, algunas de las cuales pueden inducir tumores. Por otro lado, también pueden destruir un tumor al incidir sobre él con las dosis adecuadas, de ahà que sea de gran interés conocer con profundidad qué posibles daños pueden generar estas radiaciones.
En el CNA existe actualmente un sistema para irradiar células con protones de bajas energÃas, por debajo de 5 MeV, en uso; este trabajo ha buscado la puesta a punto de un dispositivo que alcanza energÃas superiores, haciendo uso para ello del acelerador Ciclotrón, que proporciona protones de 18 MeV.
Estas energÃas de los haces de iones del ciclotrón que se emplearán para irradiar células y estudiar los daños inducidos, siguen siendo bastante menores comparadas con las que recibe un paciente en el propio tratamiento con protones, donde se puede llegar a alcanzar hasta los 200 MeV.
A pesar de esta gran diferencia de energÃa de radiación, las energÃas que llegan al tumor una vez el haz ha penetrado en el paciente son del orden de las que podemos generar en el CNA y por tanto se puede obtener algunas conclusiones del efecto de la radiación en la zona tumoral.
Varios estudios indican que la eficacia biológica relativa de los protones no es constante como se suele considerar, sino que crece conforme los protones se van frenando en los tejidos y alcanzan energÃas muy bajas. No hay muchos datos biológicos en este rango de energÃa, ya que no es fácil hacer experimentos a energÃas muy bajas en centros clÃnicos, donde la energÃa nominal de los protones es de varias decenas de MeV o superior. Por ello, es interesante hacer este tipo de medidas en los aceleradores tándem y ciclotrón del CNA.
Hasta ahora, en el ciclotrón, se han estudiado las caracterÃsticas del haz (energÃa, perfiles, homogeneidad), estableciéndose un sistema para la irradiación de cultivos celulares monocapa.
LÃnea experimental de haz externo del ciclotrón empleada en este estudio
Para conseguir esta irradiación, es necesario abrir el haz para que abarque toda la superficie del cultivo y de modo que la distribución de dosis en el cultivo sea uniforme.  Estas necesidades se han cubierto variando parámetros tales como distancias entre muestras y haz o haciendo uso de láminas dispersoras intermedias de wolframio.
Para monitorizar la dosis y medir los perfiles del haz, se hizo uso de una cámara de ionización y pelÃculas radiocrómicas EBT3, que se oscurecen de forma proporcional a la dosis cuando incide la radiación, comparando los resultados de nuestras medidas con simulaciones Monte Carlo (SRIM). Se ha conseguido obtener un perfil lo suficientemente grande y homogéneo, con desviaciones máximas en la homogeneidad de alrededor de un 5%.
Montaje experimental en la lÃnea de haz externo del ciclotrón
Este trabajo ha sido desarrollado por investigadores del Departamento de FAMN de la Facultad de FÃsica de Sevilla y del centro Nacional de Aceleradores, dentro del marco de trabajo existente gracias al proyecto europeo OMA, Optimization of Medical Accelerators, y al proyecto nacional FÃsica Nuclear y Aplicaciones Médicas en el CNA e Instalaciones Internacionales.
El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de PolÃtica CientÃfica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).
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Referencia bibliográfica:
Feasibility Study of a Proton Irradiation Facility for Radiobiological Measurements at an
18 MeV Cyclotron
Anna Baratto-Roldán, MarÃa del Carmen Jiménez-Ramos, Maria Cristina Battaglia, Javier GarcÃa-López, MarÃa Isabel Gallardo, Miguel A. Cortés-Giraldo, José M. Espino.
Instruments 2 (26) (2018)
https://doi.org/10.3390/instruments2040026
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