Una investigación liderada por personal del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), centro mixto de la Universidade de Santiago de Compostela y la Xunta de Galicia, ha conseguido producir, por primera vez, el radioisótopo carbono-11 en condiciones adecuadas para su uso en imagen médica a través de aceleración láser.
La revista Scientific Reports publicó recientemente el artículo que describe este experimento. “Aunque hace unos años ya se demostró la producción de radioisótopos para imagen médica mediante aceleración láser, ésta es la primera vez que se consiguen producir durante un periodo de tiempo suficiente para su uso en imagen médica”, explica Aarón Alejo, investigador Ramón y Cajal del IGFAE.
En esta ocasión, para producir el carbono-11 se usaron pulsos láser de hasta 30 J (julios). Al focalizar estos haces en pocas micras de superficie, incidiendo sobre una lámina de aluminio de 9 micras de grosor, se consiguieron generar protones acelerados hasta alcanzar una energía de 15 megaelectronvoltios. A su vez, estos protones producían carbono-11, al interaccionar con los núcleos de los átomos de una lámina de boro-11.
El experimento se ha desarrollado en el Centro de Láseres Pulsados de Salamanca (CLPU), en el marco de una colaboración del IGFAE, la Universidad de Sevilla, el Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia.
“Los resultados obtenidos en el CLPU demuestran que la cantidad de carbono-11 que se puede producir hoy en día con un láser es suficiente para realizar estudios pre-clínicos y que en poco tiempo se podría llegar a la cantidad necesaria para su uso con humanos”, asegura José Benlliure, autor principal del artículo, catedrático de Física de Partículas e investigador principal del proyecto LaserPET.
Una oportunidad para facilitar el acceso a pruebas de imagen médica
El avance conseguido por este equipo acerca una esperanzadora vía para facilitar el acceso a pruebas de diagnóstico mediante imagen médica con radiomarcadores. Sin embargo, estas pruebas están actualmente limitadas por la tecnología necesaria para llevarlas a cabo.
Todos los días se realizan en el mundo cientos de miles de estas operaciones. Estos radiomarcadores están compuestos por una molécula inerte para el organismo (por ejemplo, la glucosa), que alberga un radioisótopo no estable, y que emite generalmente fotones. De esta manera, el paciente recibe este radiomarcador, enfocado al órgano que se quiere estudiar. Unos sensores específicos consiguen detectar los fotones emitidos por el radiomarcador y, de esta manera, es posible reconstruir la imagen de este órgano en tres dimensiones. Estas técnicas se usan, por ejemplo, en las pruebas SPECT (tomografía computerizada por emisión de un fotón) o PET (tomografía por emisión de positrones).
En este último caso, los radioisótopos que se utilizan para las imágenes PET se producen en aceleradores de partículas, que tienen un elevado coste. Por ello, a partir de unos pocos centros de producción en cada país, se distribuyen a los diferentes hospitales. La dificultad reside en la corta vida media de estos radioisótopos: generalmente sólo se usa el flúor-18, con una vida media de dos horas, lo que permite si distribución con un margen suficiente. Otros radioisótopos de interés como el carbono-11, el nitrógeno-13 o el oxígeno-15, apenas se pueden usar por esta limitación.
Frente a este reto, el equipo del IGFAE que ahora lidera este experimento propuso, hace unos años, el desarrollo de la tecnología necesaria para la generación de estos radiomarcadores con una menor inversión. Mediante el proyecto LaserPET, investigan cómo avanzar en este camino, para equipar a cualquier hospital con su unidad de producción propia, facilitando y generalizando el acceso a estas técnicas de diagnóstico con radioisótopos de vida media más corta.
Sobre el IGFAE
El Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) es un centro de investigación creado en 1999, con el objetivo de fomentar y coordinar la investigación científica y técnica en el campo de la física de altas energías, astropartículas y nuclear. Su personal participa en algunas de las colaboraciones científicas más importantes del mundo. Actualmente, su equipo está compuesto por unas 130 personas.
El trabajo científico del IGFAE ha sido reconocido, en dos ocasiones, con la acreditación como Unidad de Excelencia María de Maeztu, que otorga la Agencia Estatal de Investigación. El centro también forma parte de la Red de Centros de Excelencia de la Xunta de Galicia, que acredita la calidad e impacto de su investigación.
Referencia: Production of carbon-11 for PET preclinical imaging using a high-repetition rate laser-driven proton source.
