Talleres de INVAP en Bariloche. Uno de nuestros expertos testea un telemanipulador de gran precisión de fabricación propia. Estos aparatos integran la panoplia de herramientas e instrumentos de las "celdas calientes" para procesar radioisótopos.

La Medicina Nuclear usa con fines de diagnóstico o de terapia la emisión radioactiva de un número bastante limitado de sustancias. No es una disciplina novedosa (nació hacia 1920), pero sí innovadora, porque avanza sobre varios frentes a la vez.

La radiactividad como fenómeno se descubrió a fines del siglo XIX. Las radiaciones son básicamente de tres clases: las alfa, de poca penetración; los beta, y los gamma, los más penetrantes de todos. Otras cualidades de las sustancias que emiten esas radiaciones son: su vida media (el tiempo que tardan en decaer, que varía entre fracciones de segundo hasta muchos años y aún milenios), su energía y la medida en que se concentran por sus cualidades químicas, en uno u otro de los lugares del sistema a estudiar. El lugar disponible no nos permite entrar aquí en mayores detalles, pero pronto se descubrieron los efectos nocivos de las radiaciones en grandes cantidades, y se aprendió a protegerse de ellos; así como centenares de aplicaciones útiles cuando se los aplica con los debidos cuidados.

En sus comienzos los químicos se fueron especializando en el tema del manejo de sustancias radiactivas y nació la radioquímica. Se fueron descubriendo e inventariando elementos radioactivos naturales, así como creando otros artificiales e incluso llenando los huecos aún existentes en la Tabla Periódica de los elementos. A fecha de hoy se conocen más de 110 elementos químicos (algunos de ellos desconocidos en la naturaleza) y unos 1000 nucleídos, o especies nucleares diferentes, cada uno una variante, llamada isótopo, de un elemento químico. De los isótopos conocidos, 275 son estables (no emiten radiación ni se transforman en otras especies). De los isótopos inestables, los que sí emiten radiación y al hacerlo se transforman en otras especies radioquímicas, hay 40 de origen natural, algunos de los cuales se hallan naturalmente incorporados aún a nuestro propio organismo. El resto son nucleídos nuevos, producidos por el hombre.

Cuando un isótopo radiactivo forma un compuesto químico, lo “marca” ya que se puede seguir su trayectoria mediante la medición de la radiactividad mediante métodos extremadamente sensibles, usando cantidades muy pequeñas de radioisótopos. De ese modo se puede medir el funcionamiento de diferentes órganos del cuerpo humano –por ejemplo, el estado de irrigación del corazón- con gran detalle y precisión.

Uno de los temas de estudio más importantes en relación con los radioisótopos y su interacción con los organismos vivos es la dosimetría, y el estudio de cómo y con qué consecuencias los organismos absorben los distintos tipos de radiación ionizante nuclear: alfa, beta y gamma.

Radiofarmacología

Hoy el adelanto de la Medicina Nuclear se produce simultáneamente sobre varios sectores uno de los cuales es la radiofarmacología. En las fases previas a su comercialización, se “marcan” medicamentos para seguir su funcionamiento y su metabolismo en el organismo receptor.

Hay radioisótopos que tienen una afinidad química natural por determinados órganos o tejidos: el iodo, radioactivo o no, se absorbe mucho más en la tiroides que en cualquier otra parte del cuerpo. Lo mismo puede decirse del tecnecio o el estroncio respecto de los huesos. Para efectuar un estudio, se inyecta una muy pequeña cantidad de un compuesto marcado con alguno de esos elementos, cuyo recorrido se sigue mediante una “cámara gamma” que mide la localización de las moléculas marcadas en el organismo. Generalmente la débil radiactividad así producida, desaparece en pocas horas.

Esto le da un potencial diagnóstico “per se” a los radioisótopos de estos elementos, como el Iodo-131, el Talio 201 o el Tecnecio-99, ya que con su emisión radioactiva bien pueden señalar un tumor u otras anomalías, como una isquemia o falta de irrigación de un órgano.

Si el radioisótopo –pongamos por caso el Fósforo-32 o el Azufre-36- además está “marcando” una molécula nutritiva fácil de ser captada por su blanco (en general algún azúcar simple, un aminoácido o un nucleótido), el estudio mostrará no sólo la morfología del órgano o tejido a estudiar, sino una medida de su actividad metabólica. Un déficit o un exceso de captación mostrarán estados metabólicos ligados a disfunciones o a tumoración.

Diagnósticos, terapias y distancias

La vida media de un radiosótopo es el tiempo que tarda la mitad de cualquier masa inicial en desintegrarse, emitir radiación y transformarse en otra especie radioquímica. Los radioisótopos de corta vida media y débil emisión radioactiva son ideales para diagnóstico, porque suponen una dosis mínima de absorción radioactiva colateral para el paciente. En diagnóstico se usan radioisótopos cuya vida media es medible en horas o a lo sumo días, para que la dosis que recibe el paciente sea mínima, inferior incluso a la de una radiografía común de rayos X. A diferencia de los radioisótopos de corta vida media, los de fuerte emisión radioactiva o larga vida, como el Itrio-90 sirven como armas terapéuticas, más que diagnósticas. Si permanecen el suficiente tiempo absorbidos por tal o cual tejido, lo destruyen. Un tipo de radioterapia instala pequeñas agujas radiactivas en el órgano enfermo, y lo irradian internamente. Otros tipos de radioterapia usan fuentes externas, como las de Co-60 para irradiar la zona enferma, minimizando los efectos sobre regiones cercanas con blindajes y colimadores.
		Un misil inteligente del tamaño de una molécula: la infografía muestra un anticuerpo monoclonal (MAB) dirigido contra el antígeno CD-20, típico de las células blancas cancerosas de los linfomas del tipo No Hodgkins y de la leucemia linfocítica crónica. Algunas firmas biotecnológicas le ponen a estos misiles una carga nuclear: un átomo de Ytrio-90.

Continuamente se descubren o diseñan nuevas moléculas biológicas de acceso y comportamiento cada vez más específico, “portadores” de alta precisión para llevar a su destino correcto un átomo radioactivo que –de suyo- no tiene mayor afinidad natural por tal o cual órgano o tejido. Esto se puede hacer con finalidades diagnósticas o terapéuticas. Esto último se logra concentrando una suficiente dosis de radiación en el órgano afectado por un tumor como para destruirlo sin afectar los tejidos sanos circundantes.

El desarrollo de portadores hiper-específicos para diagnóstico y terapia se volvió un tema muy activo para la industria farmacológica, en especial a partir del descubrimiento o invención de los anticuerpos monoclonales, que valieron a nuestro compatriota Milstein y a su colega Köhler el Premio Nobel en 1984.

		Por su atracción específica por sus respectivos antígenos, los anticuerpos marcados con radioisótopos, desde 2001, están contribuyendo a revolucionar la oncología. Se logra así dirigir los compuestos radiactivos muy específicamente a sitios tumorales. Por ejemplo, algunos tipos de células cancerosas poseen en sus superficies grandes cantidades de una proteína llamada antígeno CD-20. Si se inyecta anticuerpos monoclonales anti-CD-20, marcados con radioisótopos, la especifidad del ataque contra el tejido tumoral es casi perfecta. El radioisótopo de diagnóstico se puede suministrar ligado a una molécula portadora. Es el caso de la O-(2-[18F]fluoroetil)-L-tirosina, abreviable como (L-[18F]FET) mientras no se le ponga algún otro nombre más fácil de recordar, en testeo preliminar en Alemania para detectar tumores cerebrales. El átomo radioactivo del caso es el Flúor-18. El Tecnecio-99, el más usado de los isótopos de diagnóstico, es una mercancía tan perecible, que se lo entrega al cliente en “generadores”, dispositivos radiológicamente blindados con su precursor radioquímico Molibdeno-99. Este radioisótopo del molibdeno tiene una única utilidad farmacológica: desintegrarse e ir generando Tecnecio-99. De ahí el nombre de generador.
Una unidad "gamma-knife" en operación. La cabeza de la paciente ha sido inmovilizada por una "jaula estereotáctica", el casco radioblindado con 201 perforaciones puesto sobre su cabeza, y cada perforación ha sido apuntada hacia un tumor cerebral profundo intratable por medios quirúrgicos o radiológicos convencionales.

Es importante entender cuán perecible es un isótopo de diagnóstico. Pese a que el tránsito de “generadores” diseñados conforme a la legislación está contemplado en las leyes de transporte, si su despacho se demora por problemas aduanales u objeciones de las líneas aéreas, el cargamento termina perdiendo toda utilidad y un paciente –generalmente con alguna enfermedad cardiológica u oncológica grave- se queda sin diagnóstico.

De hecho, la distancia entre el Centro de Diagnóstico y el Centro Atómico donde se produce el radioisótopo se vuelve crítica: las tomografías de positrones, o PET, que dan una riqueza increíble de información al médico, sólo son posibles si la comunicación entre ambos puntos es de muy pocas horas. Un estudio SPET, de menor definición, en cambio, admite viajes algo más largos; y por eso este tipo de diagnóstico se usa con más frecuencia, y hay muchos más aparatos SPET que PET en el mundo.

Los radiosótopos más vendidos

Como se reiteró varias veces, si en diagnóstico lo importante es limitar la dosis de radiación, en materia de intervención, en cambio, lo importante es maximizarla selectivamente para los tejidos dañinos o dañados. Esto da origen a una panoplia de radioisótopos curativos bastante diversa, y a intervenciones de tipo muy variado.

Sin duda el Cobalto-60, un fuerte emisor de rayos gamma, es el más conocido en las llamadas “terapias radiantes a distancia” (teleterapias). En este tipo de prestación, la masa tumoral es irradiada del modo más selectivo posible por un haz muy colimado de rayos gamma que emerge desde un cabezal blindado. Los complejos recorridos de este cabezal sobre el cuerpo del paciente, generalmente muy planificados en forma previa y controlados por computadora, tratan de lograr la máxima absorción de rayos gamma por el tumor, y de limitar el daño colateral a tejidos adyacentes. (Ver información adicional en nuestra sección sobre este tema, en esta misma hoja-web)

Este tipo de unidades de gammaterapia (como el TERADI-800 de INVAP) es, según el Organismo Internacional de Energía Atómica, uno de los enfoques más costo-efectivos del mundo para tratar grandes “volúmenes” de pacientes dentro de un rango acotado de patologías cancerosas.

En busca de mayor precisión, los radiólogos han inventado otro enfoque “de contacto”, la braquiterapia, en la que se implantan quirúrgicamente pequeñas “semillas” metálicas (frecuentemente de Iridio-192) directamente dentro de las masas tumorales. Este material pertenece a la familia del platino y de los metales nobles, de modo que no puede reaccionar químicamente con ninguna molécula del cuerpo humano, lo cual impide los efectos sistémicos (a distancia) y limita la acción radioactiva a lo estrictamente local, algunos milímetros en torno a la “semilla”.

Hay otros intentos de dar mayor precisión y especifidad a la terapia radiante, como así también a la quimioterapia, el otro gran método para combatir el cáncer. Algunos de estos métodos – como el “gamma knife” mencionado más arriba – ya están en uso. Otros, como el guiado de los radioisótopos o de las sustancias citotóxicas (quimioterapia) directamente al tejido tumoral mediante métotodos derivados de la nanotecnología, están aún en estudio.

Fuera de los citados Tecnecio-99 y Cobalto-60, los radioisótopos más usados a fecha de hoy son el Sodio-22, el Sodio-24, el Potasio-42, el Potasio-43, el Cobalto-57, el Cobalto-58, el Galio-67, el Selenio-75, el Kriptón-81, el Xenón-133 y el Talio-201. Este último, sólo en la cardiología estadounidense, tiene un mercado anual de entre 4 y 5 millones de pacientes. El mencionado Iridio-192 y el Tantalio-182 son comunes en radioterapia, y el Fósforo-32, el Itrio-90 y el Iodo-131 en otro tipo de tratamientos radiológicos.

		Australia, que ya mueve un negocio de radioisótopos de 20 millones de dólares por año con su viejo reactor inglés HIFAR, espera ampliarlo de varios modos cuando a fines de 2005 se ponga crítico el RRR construído por INVAP. La nueva planta argentina no sólo dará mayor volumen de producción de lo que ya se hace, sino que permitirá fabricar radioisótopos actualmente muy exclusivos, como el Holmio-166, para el cáncer de hígado, y el Lutecio-177 para el cáncer de pulmón. Australia piensa así cubrir una considerable parte del mercado de radioisótopos del Sudeste asiático y Oceanía.
La pieza clave del equipo de gamma-knife: el casco blindado, con sus 201 perforaciones, cada una de las cuales puede colimar y orientar la dirección de un haz de rayos gamma.

Muchos de los radioisótopos de mayor uso se fabrican en reactores nucleares, (donde una serie de sustancias precursoras, o “blancos”, se someten a transmutación por bombardeo de neutrones). Pero también hay radioisótopos “de ciclotrón”, fabricados por bombardeo de sustancias precursoras no con neutrones sino con partículas eléctricamente cargadas disparadas por uno de estos aceleradores circulares. Una parte importante de los radioisótopos de corta vida media usados para diagnóstico se origina en los ciclotrones. Pero las centrales nucleoeléctricas de tipo CANDU, un diseño canadiense, también pueden producir radioisótopos, además de electricidad. El Cobalto-60, fabricado mayormente en la Central Nuclear de Embalse, Córdoba y encapsulado en forma de “fuente sellada” por Dioxitek SA, se ha vuelto una exportación argentina no tradicional. El primer mercado de Cobalto-60 de la Argentina fue una firma inglesa que redistribuye las fuentes con su nombre.
		Detalle de las 201 perforaciones colimadoras y directoras de los haces de rayos gamma del casco radioblindado de un sistema "gamma-knife".

Pero ahora nuestro país se ha transformado en un abastecedor “con marca propia” del mercado asiático y de Venezuela.

Nuestro rol en medicina nuclear

		El papel de INVAP en Medicina Nuclear es triple. Nuestra empresa no se dedica a la farmacología, de modo que no fabrica radioisótopos ni moléculas de tipo “carrier”, pero durante los años ’90 se transformó en uno de los primeros exportadores del mundo de reactores nucleares para la producción de radioisótopos, construye plantas de producción, fraccionamiento y manipulación de compuestos marcados y además fabrica unidades de gammaterapia. El ETRR-2 provisto a Egipto tiene una importante capacidad de fabricación de radioisótopos, y además estamos constru- yendo una planta adjunta para su manejo, procesamiento, formulación farmacológica, envasado y despacho. Esa planta también fue diseñada y está siendo ejecutada por INVAP, a consecuencia de una licitación internacional. Por su parte, el reactor RRR, provisto a Australia, todavía en construcción, aspira a ser la planta de irradiación más eficiente y adelantada del planeta.
Modo de funcionamiento de un sistema de diagnóstico por imágenes tipo "PET SCANNER". Los tejidos normales y anormales del cerebro han tomado una sustancia nutritiva "marcada" con un radioisótopo de corta vida media. El anillo de sensores detecta cada par de rayos gamma emitidos por la desintegración de un positrón originado por el radioisótopo. Una computadora procesa el conjunto de detecciones para el armado de una imagen bidimensional "tipo corte anatómico", como la de una tomografía común de rayos X. Además del tipo de radiación involucrada, la gran diferencia es que en un PET el paciente es la fuente de rayos, y el "scanner" el objeto iluminado (exactamente al revés de lo que sucede en un tomógrafo X). Esto permite no sólo ver las estructuras corporales con gran definición, sino medir su metabolismo (por la cantidad de radioisótopo absorbido).

		Pero además de reactores y plantas de radioisótopos, como ya se dijo, INVAP fabrica y exporta unidades de gammaterapia TERADI (ver Equipamiento Médico y Científico de esta misma página-web). Los equipos TERADI están entrando en el mercado internacional –ya se han vendido numerosas unidades en media docena de países, además de funcionar en numerosos centros de Terapia Radiante en la Argentina. Recientemente se ha firmado un importante contrato para suministrar estos equipos a Venezuela. El hecho de que la Argentina fabrique unidades de terapia radiante que están entre las mejores del mundo y además sea el tercer productor mundial de Cobalto-60 le abre todo un nuevo panorama exportador de valor agregado.
Sala de comandos en una unidad de tomografía por emisión de positrones ("PET SCANNER"). La especialista en diagnóstico por imagen trabaja en un compartimiento radioblindado, aunque la emisión de rayos gamma del paciente es bajísima, por el tipo de radiosótopo usado para este tipo de diagnósticos.

Otros usos de los radioisótopos

La visibilidad relativamente alta de sus aplicaciones médicas suele opacar el papel de los radioisótopos en otros órdenes de la vida moderna, como la industria, la agricultura y la preservación de alimentos. Pese a las tecnologías de secado, enlatado, refrigerado, congelado, liofilizado y conser- vación química, el mundo pierde rutinariamente entre el 10 y el 30 por ciento de sus cosechas debido a la acción de insectos, bacterias y hongos, o debido a procesos madurativos del propio producto. Y estas pérdidas son mayores donde son más dolorosas: en los países pobres. También se han dado casos de intoxicación alimen- taria como consecuencia de estos agentes, algunos de los cuales son patógenos.
		Una irradiación a baja dosis logra eliminar los meristemas de crecimiento de raíces y tallos, de modo que las papas no se broten. Esto prolonga su "vida útil" de almacenamiento y transporte.

La irradiación con rayos gamma en distintas dosis ha probado ser muy barata y efectiva para la preservación casi indefinida de granos, frutas fresca, productos secos, carnes y otros alimentos, para impedir su germinación o maduración, e incluso para su total esterilización parasitológica.

También se emplea para esterilizar elementos descartables de uso médico.

Los alimentos irradiados no se vuelven radiactivos. Está además comprobado que la irradiación no afecta las condiciones organolépticas de los productos ni sus cualidades alimenticias. El único límite a este método para muchos alimentos es –una vez más- el temor de muchas personas a todo aquello relacionado con la radiactividad.

El Hospital de Clínicas General San Martín, dependiente de la Universidad Nacional de Buenos Aires, últimamente está sumi- nistrando comida irradiada en el Centro Atómico Ezeiza a pacientes con inmunodepresión severa. Estas raciones carecen prácticamente de toda la flora bacteriana normal (o saprófita) esperable. Estamos hablando de bacterias saprófitas, no patógenas, que a una persona inmunocompetente no le hacen daño alguno, pero que podrían enfermar y eventualmente matar a quien tiene una grave deficiencia inmunológica, como sucede con los pacientes oncológicos en quimioterapia o los receptores de órganos transplantados que toman inmunosupresores.

A dosis más altas, se logra una reducción de procesos madurativos y de senescencia. Las dos partidas de frutillas de la foto tienen el mismo tiempo desde cosechadas y las mismas condiciones de almacenaje, pero las irradiadas siguen frescas mientras las otras se han brotado de hongos.

La irradiación con gamma de los alimentos es el único modo posible de que los inmunodeprimidos graves puedan volver a comer fruta y verdura frescas o productos de cocina complejos y de alta calidad, en lugar de las habituales e insípidas papillas sobrehervidas que deben soportar como dieta única.

Conjurando pestes y pesadillas.

En materia de control de pestes, se ve más de lo mismo: en la Argentina, los rayos gamma emitidos por fuentes de Cobalto-60 son claves en la lucha contra la “mosca del Mediterráneo”. Este parásito exótico, firmemente enquistado –por desgracia- en nuestros ecosistemas frutícolas, es uno de los grandes impedimentos de la Argentina para potenciar su rol de exportador de fruta fresca.

En la provincia de Mendoza se combate la mosca del Mediterráneo mediante la “técnica del macho estéril”: diariamente se producen en forma industrial y liberan al medio ambiente decenas de miles de machos esterilizados con rayos gamma. Cuando estos compiten con los machos fértiles y se aparean con hembras normales, no producen descendencia. Así se evita el nacimiento de millones de moscas nuevas, lo que permite bajar el consumo de pesticidas peligrosos para los trabajadores de campo, o indeseables para los consumidores.

Encontramos uso de radioisótopos en muchas otras áreas: los hidrogeólogos los emplean como “marcadores” para mapear y entender la dinámica de ríos subterráneos y acuíferos.

Los emisores fuertes de rayos gamma son comunes en las industrias más variadas: los especialistas en ensayos no destructivos las usan para hacer “gammagrafía” de componentes metálicos, y estudiar su integridad, ya que el método detecta huecos, fisuras, cambios de espesor y densidad.

Por ello, como herramienta para la detección de defectos estructurales minúsculos pero peligrosos en diversos componentes metálicos, el reactor RRR vendido por INVAP a Australia, puede llegar a ser muy importante para la industria aeronáutica local. Una gammagrafía a tiempo puede evitar el fallo estructural de una ala en vuelo, accidente casi infaliblemente fatal, y pesadilla máxima de todo ingeniero aeronáutico al diseñar un avión.

En suma, la vida moderna sería bastante distinta –y bastante más accidentada, pobre o corta- sin radioisótopos.

Y no sólo la vida moderna. Porque finalmente, están los arqueólogos, que estudian la edad de yacimientos y piezas de origen humano mediante el método del Carbono-14.