Izquierda: tasa de producción en función de la energía de protones de los radioisótopos originales selenio-72 (Se-72) (1) y germanio-68 (Ge-68) (2). A la derecha, imagen de tomografía por emisión de positrones (PET) de un paciente con cáncer de colon metastásico, obtenida con galio-68 (Ga-68). Crédito: Morgan B. Fox, Universidad de California, Berkeley (izquierda) y Christophe M. Deroose, University Hospitals Leuven (derecha)
Los científicos en la Tierra usan protones de alta energía para crear isótopos para detectar y tratar el cáncer. En el espacio, sin embargo, estos mismos protones de alta energía pueden representar un riesgo para las naves espaciales y la salud de los astronautas que viajan en ellas. Estos riesgos significan que las naves espaciales deben tener un blindaje protector. Desafortunadamente, los científicos tienen una gran incertidumbre sobre los riesgos que plantean estos protones de alta energía. Para obtener más información sobre los riesgos y sobre el uso de estos protones para producir isótopos, los científicos midieron las secciones transversales (probabilidades) de las reacciones de protones de alta energía que se utilizan para producir nuevos radiofármacos importantes.
El impacto
La medición de estas secciones transversales permite a los científicos optimizar la cantidad y la pureza de los isótopos médicos necesarios en la lucha contra el cáncer. Estos incluyen la producción de los productos farmacéuticos arsénico-72-HBED y galio-68-DOTATOC utilizando protones de alta energía de aceleradores de partículas. Los médicos usan estos productos farmacéuticos para mostrar dónde se han diseminado los tumores en el cuerpo. Sin embargo, los protones de alta energía también son un tipo peligroso de radiación espacial.
Comprender mejor su comportamiento y reacciones permite a los científicos mejorar el diseño del blindaje que protege a los astronautas y la electrónica en las naves espaciales. Esto nos permitirá explorar otros planetas en nuestro sistema solar, al tiempo que ayudará a comprender cómo los núcleos absorben y liberan energía.
Resumen
Investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven, el Laboratorio Nacional de Los Alamos y el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley realizaron una serie de experimentos utilizando haces de protones del Productor de Isótopos Brookhaven Linac, la Instalación de Producción de Isótopos de Los Alamos y el Ciclotrón de 88 pulgadas del Laboratorio de Berkeley. Estos experimentos midieron las tasas de producción de 78 sotopos del bombardeo de protones de objetivos de niobio y arsénico con energías de hasta 200 MeV, incluidos dos radionúclidos utilizados para la tomografía por emisión de positrones (PET) y uno utilizado para monitorear la dosis de haces de protones en aceleradores.
El equipo comparó esta gran cantidad de datos de producción con las predicciones realizadas utilizando códigos de modelado de reacciones nucleares de última generación para explorar la rapidez con la que la energía de un protón entrante se propaga por todo el núcleo cuando los dos chocan. Los resultados mostraron una tasa de disipación de energía significativamente más lenta en el núcleo en comparación con lo que los científicos creían anteriormente.
Esta disminución, a su vez, conduce a un aumento en la emisión de protones y neutrones de alta energía «secundarios» adicionales, y también muestra tasas sorprendentemente diferentes cuando se producen isótopos con diferentes proporciones de protones a neutrones. En conjunto, estos resultados brindan orientación para la producción optimizada de los dos radionúclidos PET y ayudarán en el diseño de blindaje para naves espaciales y sus ocupantes de partículas «secundarias» causadas por protones en la radiación cósmica.
La investigación relacionada con este trabajo se publicó el año pasado en Revisión física C.
Morgan B. Fox et al, Medición y modelado de reacciones inducidas por protones en arsénico de 35 a 200 MeV, Revisión física C (2021). DOI: 10.1103/PhysRevC.104.064615
Morgan B. Fox et al, Investigación de reacciones inducidas por protones de alta energía en núcleos esféricos: Implicaciones para el modelo de excitón de preequilibrio, Revisión física C (2021). DOI: 10.1103/PhysRevC.103.034601
Citación: Fighting cancer on Earth and in space using high-energy protons (14 de octubre de 2022) consultado el 14 de octubre de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-10-cancer-earth-space-high-energy-protons. html
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