Aplicaciones de las Radiaciones

Nucleares en la Medicina

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, 06.09.2012

y en Salud Humana en general

Aplicaciones de los radioisótopos y

de las radiaciones ionizantes

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

Aplicaciones Nucleares

más importantes

Principios de las Aplicaciones

Las radiaciones

afectan

a los materiales

3988739

Los materiales

absorben

las radiaciones

56478381

Los radioisótopos

trazan (marcan)

a los materiales

Irradiación de

alimentos,

radioterapia

Radiografías Radiofarmacia.

Medicina Nuclear.

Estudios ambientales

Tecnología de irradiación Gerencia de Aplicaciones y Tecnología de

las Radiaciones - CAE

Planta de Irradiación Semi Industrial

del Centro Atómico Ezeiza (PISI)

Planta de Irradiación Semi Industrial del

Centro Atómico Ezeiza (PISI)

Aplicaciones en Industria

Modificación y Generación de

Nuevos Materiales

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.

Mejoramiento en el reticulado de polímeros

Inmovilización de compuestos en matríces

poliméricas

Depolimerización de teflón

Desarrollo de composites

y compuestos símil hueso

Laboratorio de Polímeros

Piel artificial

Aplicaciones en la Industria

Alimenticia

Radiopreservación de Alimentos

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.

Ejemplos

Inhibición de la

brotación

Retardo de la

acción

bacteriana

Irradiación de arándanos, manzanas y peras

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).

Irradiación de alimentos

Evita o reduce el empleo de fumigantes o conservadores químicos.

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.

Evita que el producto pierda su calidad de fresco o sus caracteres organolépticos.

“Buenas Prácticas de Procesamiento para la Irradiación de Alimentos destinados al

Consumo Humano” . Norma IRAM 20301 (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 14470 (2011)

Otras Aplicaciones en la

Industria de los Alimentos

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.

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.

Principalmente: Díptera (moscas, mosquitos), Coleóptera (escarabajos,

gorgojos), Lepidóptera (mariposas, polillas), Ortóptera (grillos, langostas),

Hemíptera (chinches), Homóptera (cochinillas, pulgones), Hymenóptera

(hormigas, abejorros) y Thisanoptera (trips).

Control de Plagas

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.

La Técnica del Insecto Estéril (TIE)

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

Otras Aplicaciones en la

Industria de los Alimentos

Irradiación de panales de abeja

(control de Loque Americana)

IRRADIACION DE PANALES DE ABEJA

Para eliminar los agentes

causales de enfermedades de la colmena.

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

APLICACIONES EN AGRICULTURA Y GANADERIA

Aplicaciones en Hidrología

Medición de circulación, dirección o caudales

de aguas subterráneas

Estudios de movimiento de sedimentos en ríos

o costas marítimas

Determinación de origen y edad del agua

mediante la relación de isótopos 1H / 2H; 16O / 18O

Fuerte impulso por parte del OIEA

Estudios y preservación del

Medio Ambiente

Tratamiento de efluentes

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.

Vigilancia y estudios de la

contaminación ambiental

Técnicas Analíticas Nucleares

y Relacionadas

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)

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)

Determinación de elementos tóxicos en sedimentos,

rellenos sanitarios y suelos (AAN)

Estudios de contenido de arsénico en aguas

(Hidroarsenicismo crónico endémico) de las provincias

de Córdoba, Santa Fé y Santiago del Estero. (AAN)

Aplicaciones de las técnicas analíticas

nucleares o radiométricas en alimentos

Determinación de elementos metálicos en cárnicos y

farináceos envasados

Determinación de oligoelementos y nutrientes en

diversos alimentos, por ejemplo, selenio en yema de

huevo o carne de pollo.

Determinación de oligoelementos o elementos tóxicos

en granos.

Determinación de contaminación radiactiva en

alimentos de exportación (normativa internacional)

Aplicaciones en Medicina

Esterilización de material quirúgico,

prótesis e implantes

Banco de tejidos

Diagnóstico por imágenes

Tratamiento con radiaciones

Tratamiento con radiofármacos

Terapia por captura de neutrones

en boro (BNCT)

Radiografía convencional

Tomografía computada

Resonancia Magnética Nuclear

Radioterapia- Co-60

Radioterapia: Acelerador lineal

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.

Radiofármacos

Radiofármaco: Compuesto con

especificidad químico-biológica marcado

con radioisótopos, para uso médico

(diagnóstico o tratamiento).

Estéril, isotónico y libre de pirógenos

Con actividad calibrada para el estudio o tratamiento a

realizar

Vía de administración: Oral o Inyectable

Equipo Híbrido Tomografía de emisión de fotones

simples y Tomografía computada (SPECT-CT)

Htal de Clínicas, Instituto Roffo, BsAs

Tomografía de emisión de

positrones (PET). 22 en todo el país

Tomografía de emisión de

positrones (PET)

Se emplean radiofármacos marcados con

radioisótopos emisores de positrones

18F, 13N, 11C, 15O, 68Ga, 64Cu 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

Imágenes de SPECT y de PET

Fusión de imágenes PET - CT

CT PET

PET-CT

Fusión de imágenes PET - CT

PET CT PET-CT

Fusión de imágenes PET - CT

Terapia por captura de

neutrones en boro (BNCT)

Neutrón

7Li Núcleo

celular

α

Célula tumoral

10B

Boro Fenil

Alanina (BPA)

BNCT

Reactor Nuclear RA-6 Centro

Atómico Bariloche. Facilidad

para tratar pacientes por BNCT

RA-6 Bariloche - BNCT

Núcleo del RA-6

La Medicina Nuclear en nuestro país

Desde la década del ’60, CNEA produce radioisótopos de uso

médico: 131I, 51Cr, 32P (primeros) y desarrolla radiofármacos.

Desde 1985, CNEA posee la única planta de fisión de

Sudamérica para producir 99Mo.

En la década del ’90 se instaló el ciclotrón del CAE, que

produjo 201Tl y actualmente produce 18F (FDG)

En los ´70 CNEA instaló los centros de Medicina Nuclear del

Htal. de Clínicas y del Instituto Roffo, de Bs. As.

En 1990 se creó la FUESMEN (CNEA-Provincia de

Mendoza), con el primer centro PET del hemisferio sur.

En 2010 se instaló el segundo equipo SPECT-CT del país en el Centro de

Medicina Nuclear del Hospital de Clínicas (CNEA-UBA).

Existen dos ciclotrones privados para producción de FDG. Bacon y

Fleni.

Existen más de 20 centros PET en todo el país.

CNEA capacita en Medicina Nuclear, Radioterapia y Física Médica

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

En 1997 se inauguró la Fundación Centro de Diagnóstico Nuclear

(CNEA-FUESMEN) con el primer equipo PET-CT y ciclotrón asociado

del país.

A fines de septiembre de 2012 se instalará un equipo SPECT-CT en el

Centro de Medicina Nuclear del Instituto Roffo (CNEA-UBA).

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 99Mo + 131I de fisión

Producción de 153Sm, 32P, 51Cr

Desarrollo de 90Sr/90Y, 125I y 177Lu

BNCT

Análisis por activación neutrónica

Otras aplicaciones previstas

Medicina

Nuclear

Agropecuarias

Industriales

Servicios

Capacitación

Conocimientos

2 Centrales Nucleares en Operación

2 Centrales Nucleares en Construcción (Atucha II y Carem)

6 Reactores de Investigación

6 Aceleradores de Partículas

3 Centros Atómicos

1 Centro Tecnológico.

1 Fábrica de agua pesada.

2 Plantas de Irradiación

Medicina Nuclear y Diagnóstico clínico

•3 Escuelas de Medicina Nuclear

•67 Centros de Cobaltoterapia.

•71 Centros de Braquiterapia..

•295 Centros de Medicina Nuclear

•48 Aceleradores Lineales de Uso Médico

•338 Laboratorios de Radioinmunoanálisis

3 Institutos de Capacitación y Formación de Recursos Humanos

Muchas gracias !