Especialidad en Radioquímica

Especialidad en Radioquímica

Radioquímica

La radioquímica es una especialidad en el campo de la química que estudia las actitudes químicas por medio de técnicas fundamentadas en la radiactividad, y por medio de la implementación de isótopos radiactivos, se puede decidir el mecanismo de actitudes químicas, estudiando la desintegración radiactiva de reactivos, productos o intermedios de actitud.

Tipos de radiación

Radiación alfa

Se basa en la emisión de partículas alfa (partículas cargadas de manera positiva compuestas por 2 protones y 2 neutrones, siendo por consiguiente iguales a un núcleo de helio) por un núcleo atómico. Una vez que pasa esta emisión, la masa del átomo en decaimiento reduce 4 unidades y su número atómico reduce en 2. Son desviadas por campos magnéticos y eléctricos. Resultan muy ionizantes, aun cuando poco penetrantes, la radiación alfa es bloqueada por apenas unos cm de aire o finas láminas de ciertos rígidos.

Radiación beta

Se basa en la emisión de electrones (betas negativas) o positrones (betas positivas) que provienen de la desintegración de los neutrones o protones de un núcleo en un estado excitado. Una vez que pasa esta emisión el número atómico se incrementa o reduce en una unidad y la masa atómica se preserva constante. Esta radiación es desviada por campos magnéticos. Su poder de ionización no es tan alto como el de la anterior, no obstante, es más penetrante, podría ser bloqueada por finas láminas de varios firmes.

Radiación gamma

Se basa en la emisión de ondas electromagnéticas de longitud de onda corta. Es la radiación más penetrante, se requieren capas bastante gruesas de plomo o bario, u hormigón para detenerla o minimizar su magnitud.

Algunas aplicaciones

En medicina

• La radioterapia usa las radiaciones ionizantes con objetivos terapéuticos. Se fundamenta en regir dosis altas de radiación a los tumores cancerosos, destruyéndolos o dañándolos de tal forma que no logren crecer, propagarse o multiplicarse.
• El radiodiagnóstico tiene como objetivo el diagnóstico de las patologías, usando imágenes y datos logrados mediante radiaciones ionizantes o no ionizantes.​

En bioquímica

Por medio del marcaje isotópico (con carbono-14) de metabolitos se han definido muchas de las actitudes de las rutas metabólicas.

En arqueología y geología

Gracias a la vida de isótopos radiactivos naturales en objetos de hallazgos arqueológicos, por medio de mediciones de radiactividad, dichos tienen la posibilidad de datar (método del carbono-14).

En geología se puede consultar la edad de las piedras por medio del análisis de ciertos radioisótopos (potasio-40, 0 uranios-235, por ejemplo).

En química ambiental

Es de gran trascendencia el análisis de los radioisótopos presentes en el medio ambiente (contaminación radiactiva), tanto de los naturales como de los elaborados artificialmente, debido a que los niveles altos de dichos están afectando tanto a la salud humana como al medio ambiente.

Intensificar la radioquímica

Los científicos de la Unidad de Imagenología Molecular de St. Jude corren contra la época para crear radiomarcadores para PET con el objetivo de diagnosticar patologías y mirar varios procesos bioquímicos.

Es una máquina de última generación del tamaño de un coche con un nombre que suena como algo de otro mundo. Si bien el ciclotrón en St. Jude Childrens Research Nosocomio no despega hacia planetas lejanos, da modalidades que compiten contra cualquier relato de ciencia ficción.

Situado bajo 7 pies de hormigón en un búnker subterráneo, el ciclotrón actúa como los cimientos para el trabajo llevado a cabo en la Unidad de Imagenología Molecular del nosocomio.

El ciclotrón forma las sustancias químicas radiactivas que se aplican para formar fármacos, conocidos como radiomarcadores, para un método que se sabe como tomografía por emisión de positrones, o imagenología PET.

Amy Vavere, PhD, lidera la Unidad de Imagenología Molecular, que fue desarrollado como un recurso dentro del Departamento de Imagenología de Diagnóstico a inicios de este año.

La Unidad de Imagenología Molecular posibilita a los estudiosos de St. Jude utilizar la medicina nuclear y la química nuclear en sus estudios. Si bien el radiomarcador para PET más común, el FDG, está disponible con un distribuidor local, otros radiomarcadores se fabrican en el centro en la Unidad de Imagenología Molecular, lo cual es una virtud para los estudiosos y los expertos clínicos.

"Secundamos la indagación en toda la organización y nuestro trabajo llega hasta la clínica", asegura Vavere, quien se ha incluido al plantel de St. Jude en 2007, al poco tiempo de que llegara el ciclotrón al campus del nosocomio. "Tenemos la posibilidad de medir todo tipo de procesos biológicos utilizando radiomarcadores".

Barry Shulkin, MD, líder de Medicina Nuclear, monitorea una sustancia química radiactiva, famosa como radiomarcador mientras recorre el cuerpo humano de un paciente. Los radiomarcadores tienen la posibilidad de diagnosticar patologías, medir el flujo sanguíneo, monitorear el incremento de tumores y hacer un seguimiento de la contestación a la terapia. Los radiomarcadores son creados en St. Jude en la Unidad de Imagenología Molecular.

Proyecto PET

Los radiomarcadores tienen la posibilidad de diagnosticar patologías, medir el flujo sanguíneo, monitorear el aumento de los tumores y hacer un seguimiento de la contestación a la terapia. Ejemplificando, a un paciente con un tumor cerebral se le podrían hacer exploraciones PET comunes para hacer un seguimiento de la contestación al procedimiento. Como parte del método, el infante se acuesta horizontal en el escáner a medida que un técnico en imagenología inyecta el radiomarcador.

Barry Shulkin, MD, líder de Medicina Nuclear, monitorea el radiomarcador mientras recorre el cuerpo humano del infante.

"Una investigación PET muestra lo que pasa en el interior corporal en tiempo real", dice. "No solo toma una rápida de lo cual está sucediendo, sino que además da detalles sobre las funcionalidades de lo cual uno está viendo. La imagenología servible no se puede obtener de una resonancia magnética o una tomografía computarizada".

La imagenología PET es un activo fundamental en St. Jude. Una vez que una conjunción de resonancias magnéticas y tomografías computarizadas brindan lecturas contradictorias, la imagenología PET constantemente otorga a los expertos clínicos la información que requieren para tomar elecciones de procedimiento. Los doctores tienen la posibilidad de utilizar la PET para dictaminar qué niveles de radiación o quimioterapia se requieren y además analizar el impacto de la radiación sobre un tumor.

Al son del radio

El problema con las exploraciones PET es que los radiomarcadores se descomponen velozmente. Ciertos duran hasta unas escasas horas en lo que otros se disipan muchísimo más veloz. Esta rapidez de descomposición, exitosa como semivida, es necesaria para la idealización. Es por esa razón que el personal de la Unidad de Imagenología Molecular coordina sus esfuerzos como si fueran un baile con una coreografía estricta una vez que un paciente requiere una investigación PET especializada.

La semivida tiene relación con la proporción de tiempo que le toma a un componente radiactivo descomponerse a la mitad. El marcador más utilizado producido por la Unidad de Imagenología Molecular tiene una semivida de 20 min. Cada 20 min, la mitad de la radiactividad utilizable se descompone, lo cual supone que los accesorios debería actuar inmediatamente y generar suficiente radiactividad para elaborar el radiomarcador con el propósito de dejar tiempo para la prueba de calidad anterior a enviarlo para la inyección. Vavere compara este proceso con un bloque de hielo que se derrite.

"Imagine que tiene un bloque de hielo del tamaño de una hogaza de pan", dice. "La semivida le sugiere que, en aquel lapso de tiempo, medio hielo, u hogaza, habrá desaparecido. Lo cual queda es solo la mitad, y todavía es potente y eficiente para enfriar. Aun cuando solo queda medio radiomarcador, todavía es igual de eficaz para llevar a cabo su funcionalidad de producir positrones que logren detectarse".

Victor Amador Diaz y Amy Vavere, PhD, trabajan en maquinaria en una de las 8 celdas calientes con blindaje de plomo, donde las sustancias químicas del ciclotrón se transforman en fármacos radiactivos.

Carrera contra el reloj

Si un paciente tiene programada una exploración PET a las 10 a. m., los químicos comienzan la preparación a las 7:30 a. m., con la calibración, esterilización y limpieza de todo el equipo. El acceso a la Unidad de Imagenología Molecular es restringido; toda persona que ingrese debe usar batas de laboratorio, gafas de seguridad y detectores de radiactividad.

El ritmo continúa

La Unidad de Imagenología Molecular les permite a los investigadores usar radiomarcadores para ver la forma en la que se administran los fármacos en modelos preclínicos y desarrollar nuevos radiomarcadores.

Nacimiento de un radiomarcador

Tienen que darse varios pasos meticulosos para que se utilice un radiomarcador en una investigación PET/CT:

• Luego de que se completa el aseo y se preparan los elementos, el ingeniero enciende el ciclotrón para que inicie su trabajo.
• Se sitúa un material no radiactivo, como podría ser un gas presurizado, en una de las 8 pequeñas cámaras en torno al perímetro del ciclotrón.
• Se manda gas hidrógeno por medio de una corriente eléctrica de elevado voltaje para generar un relámpago de alta energía de gas ionizado.
• Los iones de hidrógeno son acelerados por un intenso campo eléctrico producido por un amplificador. A medida que tanto, 2 monumentales electroimanes dirigen los iones a partir del centro del ciclotrón hacia las cámaras en los bordes externos.
• El haz de protones se muestra al gas dentro del objetivo, convirtiéndolo de un componente a otro. El material es radiactivo, sin embargo, no está listo para usarse.
• El material se bombea hacia una de las 8 celdas calientes con blindaje de plomo, donde un químico usa máquinas a control remoto para transformar la sustancia química en un fármaco.
• El radiomarcador resultante se esteriliza filtrándolo hacia un vial de vidrio.
• El vial de dosis se transfiere a un gabinete denominado aislador, donde un robot llena jeringas con una porción predeterminada del radiomarcador específica para el paciente.
• Una pequeña porción del radiomarcador se examina para decidir su calidad y esterilidad en la sala de Control de Calidad del laboratorio.
• Un farmacéutico verifica que la dosis haya pasado las pruebas requeridas y aprueba su liberación.
• La dosis se sitúa en un recipiente de plomo y se envía por medio de un tubo neumático a la Clínica de Medicina Nuclear, donde los miembros del personal hacen más verificaciones de estabilidad.
• El paciente obtiene el fármaco.