Producción de Radionúclidos
El
axioma 9 indica que “cuando un núclido, en
búsqueda de su estabilidad emite radiaciones se está en presencia de un
radionúclido”.
Existen
diferentes formas de obtener estos radionúclidos; así por ejemplo los de
período mas corto son obte-nidos a partir de generadores o bien en ciclotrones mientras que los de período más largo
provienen de reactores nucleares.
Un ciclotrón es un equipo que permite la aceleración de partículas sub-atómicas, como ser protones neutrones e incluso deuterones, a velocidades que llegan a ser un 30% de la de la luz. Alcanzada la velocidad deseada, lo cual ocurre el una cámara de vacío, la partícula es extraída y se la hace incidir sobre un blanco en el cual se lleva a cabo la reacción nuclear que origina un nuevo elemento. |
Físicamente
las partículas, objeto de la aceleración, por ejemplo protones, provienen de un
plasma de hidró-geno contenido en la cámara de vacío que al ser expuesto a
campos magnéticos potentes se desintegran.
La
aceleración de las partículas es la resultante de un proceso de entrada y
salida entre dos electroimanes dispuestos en un ángulo de 90°; las
órbitas que se logran son elípticas
aumentando la velocidad en función del radio de la elipse y cuando alcanzan
el radio máximo son extraídas mediante un deflector electrostático, ventana
tras la cual se encuentra un potente electrodo negativo que curva la
trayectoria de las partículas hacia afuera haciéndolas incidir sobre el blanco.
Para la obtención de radionúclidos
de vida media muy corta se utilizan baby ciclotrones, por ejemplo:
Radionúclido Vida
Media Forma Química Usos
11C
20.4 min 11CO Flujo
cerebral y cardíaco
11CO2 Flujo cerebral
Acetato de sodio Metabolismo cardíaco
13N 9.96 min Amoníaco Flujo
cardíaco
15O 2.04 min Gas Extracción
cerebral
C15O Volumen sanguíneo,
cerebral
y cardíaco
H215O Volumen sanguíneo
18F 100 min Fluordeoxiglucosa Metabolismo celular en la
evaluación
cardíaca y
tumoral.
El reactor nuclear es un sistema en el cual por medio de material fisionable, tal como el 235U, se logra que el flujo neutrónico resultante se utilice con distintos fines, por ejemplo la obtención de energía o bien la irradiación de blancos. |
Un ejemplo
práctico, del segundo proceso, es la irradiación de un blanco de 98Mo
que por reacción (n,g) ori-gina
99Mo; este potenció la transformación de la medicina nuclear al
permitir disponer, en forma continua, de 99mTc merced al desarrollo
de generadores de radionúclidos en los cuales se pudo extraer el 99mTc
originado por el 99Mo en su decaimiento.
Para explicar el principio de
funcionamiento de cualquier tipo de generador es necesario introducir el
concepto de “relación parenteral” entre un par
de radionúclidos; así por ejemplo el 99 Mo y el 99mTc en el cual el primero es la “madre” y él segundo la “hija”.
Este tipo de relación implica la
existencia de un equilibrio en el cual juegan un papel importante los períodos
de desintegración de cada uno de los radionúclidos; así existen dos formas de
equilibrios, el denominado transitorio y
el secular.
El equilibrio transitorio ocurre
en aquellos casos en los cuales el periodo de desintegración de la “madre”
es mayor que el de la “hija”; de este modo la actividad de la segunda
tiende a aproximarse a la primera y una vez alcanzado el equilibrio la
actividad de la “hija” decaerá dependiendo del
de la “madre”. |
La
expresión matemática que relaciona estos conceptos es la siguiente:
A= T1/T1
- T2 x A01
x (e- 0.693. t/T - e-kt) + A02 x e-kt
donde:
T1 es el periodo de desintegración de la “madre”.
T2 es el
periodo de desintegración de la “hija”.
t es el tiempo transcurrido desde la última elución de
la “hija”.
k es la
constante de desintegración de la “hija”.
A1 es la
actividad de la “madre” (k de la “madre’ x Nro. de átomos)
A2 es la
actividad de la “hija” (k de la “hija” x Nro. de átomos)
A10 es la actividad inicial de la “madre” (k de la “madre” x
Nro. inicial de átomos)
A20 es la actividad inicial de la “hija” (k de la “hija” x Nro.
iniciales de átomos)
Ahora
bien, al no eluir el generador durante un dado periodo de tiempo, por ejemplo 5
veces el periodo de desintegración de la “hija”, la expresión matemática que
considera su desintegración se puede considerar despre-ciable resultando así
que:
A2= T1/T1 - T2 x A1 x e-
0.693. t/T
si además consideramos que:
A1= A1 x e- 0.693. t/T
resulta que:
A2= T1/T1 - T2 x A1
lo que significa que:
A2/A1
= T1/T1-T2 = CONSTANTE
Esta es la característica del
equilibrio transitorio en el cual
la desinte-gración de la “hija” ocurre en función del período de desintegración
de la “madre”; este es el caso de un generador de 99Mo/99mTc.
(figura 9) |
El equilibrio secular
ocurre en aquellos casos en los cuales el periodo de desintegración de
la “madre” es mucho mayor que el de la “hija” y ambos radionúclidos decaen
con el periodo de la “madre”, este es el caso del generador de 113Sn/113mIn.
(figura 10) |
SISTEMAS
DE GENERADORES DE RADIONUCLIDOS
Un sistema generador, por ejemplo
el de 99Mo/99mTc de columna seca, sé compone (figura 11) de
un cilindro de vidrio pirex (1) provisto, en su base, de un filtro de vidrio
calcinado (2) destinado a retener la alúmina (3), soporte inerte que llena
la columna de vidrio y en el cual se absorbe la “madre” (99Mo)
y se eluye el pertecneciato de sodio (99mTc) la “hija”.
Posee, además, dos agujas de entrada (4) una conectada al
tapón superior de la columna (5) y otra al filtro de tamaño de poro 0.22 m (6) que
permite la entrada de aire estéril al frasco de elución (7) con solución de
NaCl 0.9%; la otra, de salida (8), conectada al tapón inferior de la columna
(10) posee un filtro de tamaño de poro de 0.22 m (9) que permite el ingreso del eluido al frasco de vacío
estéril y protegido con un contenedor de plomo (13).
Todo el sistema se encuentra,
radiológicamente protegido por un
blindaje de plomo de forma cilindrocónica de 40 mm de espesor (11) y cubierto por cilindro de plástico que
permite el transporte (12).
Existen otros tipos de generadores
aparte de los dos ya mencionados, entre ellos:
a.- 68Ge/68Ga en donde
la “madre” decae con un periodo de desintegración de 280 días a 68Ga que con periodo de
desintegración de 68 minutos decae, por emisión de positrones, a 68Zn;
el sistema posee como eluyente solución de
EDTA 0.005 M y como soporte inerte alúmina.
b.- 195mHg/195mAu en donde
la “madre” decae con un periodo de desintegración de 41.6 horas a 195mAu que con periodo de
desintegración de 30.5 segundos decae, por transición isomérica, a 195Au
que con periodo de semidesintegración de 183 días decae a 195Pt; el
sistema posee como eluyente una solución de tiosulfato de sodio (29.0 mg/ml) y
nitrato de sodio (10 mg/ml) mientras que el
soporte inerte es sílica gel recubierta de sulfito de zinc.
c.- 82Sr/82Rb en donde
la “madre” decae con un periodo de desintegración de 25.5 días a 82Rb que decae con perio-do de
desintegración de 6.3 horas; el sistema posee como eluyente solución de NaCl
0.9% mientras que el soporte inerte es
oxido de estaño.
d.- 81Rb/81mKr en donde
la “madre” decae con un periodo de desintegración de 4.7 horas a 81mKr que decae con periodo de
desintegración de 13 segundos; el sistema posee como eluyente solución de
glucosa al 5% mientras que el soporte inerte es fosfato de zircónio.
e.- 188W/188Re en donde
la “madre” decae con un periodo de desintegración de 69 días a 188Re que decae con un periodo
de desintegración de 16.9 horas; el sistema posee como eluyente solución de
NaCl 0.9% mientras que el soporte
inerte es alúmina; dado que la concentración eluida de perrenato de sodio (188Re)
es de baja concentración de actividad el sistema posee una columna de
intercambio anionico y otra catiónica con lo cual se obtienen solucio-nes de
alta concentración específica.
1.- Fundamentals of
Radiopharmacy.
Ire-Celltarg 1989.
2.- Blocker. B
Atlas de física atómica
Editorial Alianza, Madrid, 1988.