Diseño, caracterización y aplicación de detectores del tipo proporcional para la medición del contenido de boro en muestras biológicas

Abstract

El interés en desarrollar la técnica BNCT (TERAPIA POR CAPTURA NEUTRÓNICA EN BORO) en Argentina comenzó a principios de la década del 90 (según se relata en la Ref. [1]), con la tesis de grado realizada por una alumna de la carrera de ingeniería nuclear en el Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Su trabajo incluía el estudio del reactor RA6 para su uso en aplicaciones médicas. Desde allí, el proyecto BNCT de la CNEA tomó forma sumando líneas de investigación en todas las áreas temáticas de importancia en BNCT y como hito clínico en el año 2003 se realizó el primer tratamiento a una paciente con melanoma en extremidades en el reactor RA6. La técnica BNCT utiliza los productos de la interacción del neutrón térmico con el núcleo del átomo de 10B para inactivar células tumorales. El 10B es transportado hacia las células tumorales de forma selectiva mediante compuestos químicos que contienen este isótopo, continuando con la irradiación de la región a tratar en un haz de neutrones de bajas energías. Como el rango de las partículas producto de la reacción en el tejido biológico es del orden del tamaño de la célula, se logra un daño localizado principalmente en la zona a tratar y en las células tumorales dispersas en tejido sano, reduciéndose el daño en células sanas del entorno, tanto por el corto alcance de los productos como por la captación preferencial del compuesto borado en tumor. Como es de esperar, se requiere de un grupo interdisciplinario para responder a las variadas necesidades que se presentan con el avance de las investigaciones. Allí es donde surge un espacio para el desarrollo de este trabajo, el cual parte de la necesidad de generar métodos que resulten adecuados y optimicen la cuantificación de 10B en tejido biológico. En este trabajo se propuso el desarrollo de un contador proporcional gaseoso que, por sus características específicas, pueda cumplir con lo requerido. Si bien ya existen diferentes métodos de cuantificación con los que se puede obtener eficientes niveles de cuantificación de 10B en tejido, cada uno de ellos cuenta con ventajas y desventajas. Por ejemplo, algunos de ellos requieren de mantenimiento y / o insumos que provienen del exterior, cuyo costo es elevado. Otros métodos también requieren de la imprescindible irradiación de las muestras en un reactor, en otros casos se requieren cantidades de muestra (algunos miligramos) que no siempre pueden ser obtenidas y además existen ensayos que terminan con la destrucción de la muestra. En este proyecto se logró diseñar y fabricar en el Centro Atómico Ezeiza (CAE) de la CNEA un contador proporcional gaseoso que logró detectar 10B en agarosa (la agarosa simula el tejido biológico, como se verá más adelante) en niveles de concentración del orden de las 80 partes por millón (ppm, o microgramos de 10B por gramos de muestra). La muestra de interés se coloca en su interior y su diseño permite trabajar simultáneamente con una muestra patrón y la muestra incógnita. Este equipo se conecta a una cadena espectroscópica usualtípica de cualquier laboratorio de metrología. El detector logra registrar las partículas producto de la reacción que produce el neutrón térmico interactuando con el 10B. Los neutrones fueron aportados por una fuente de 241AmBe de 5 Ci, los cuales fueron termalizados mediante parafina. Los ensayos se realizaron en un laboratorio que trabaja con este tipo de mediciones entre otras tareas. El detector puede ser fabricado en serie, requiere mínimo mantenimiento y el principal insumo es una mezcla de gases (P10, que es 90% argón- 10% metano y un pequeño porcentaje de nitrógeno). Por sus características novedosas, se inició el pedido de generación de patente por CNEA, lo cual se encuentra en trámite en la actualidad. Para llegar al desarrollo final del mismo, se trabajó con otros detectores existentes en CNEA realizando diversos ensayos que aportaron experiencia para generar el modelo final. En su fabricación y ensayos participaron el (LMR) Laboratorio de Metrología de Radioisótopos (CAE), el Laboratorio División Instrumentación y Dosimetría. (L.I.D), Subgerencia Instrumentación y Control (CAE), (PPFAE) la Planta de Producción y Fabricación de Aleaciones Especiales - (CAE) y el Instituto Dan Beninson (IDB) – (CAE). El trabajo dejó planteada una serie de observaciones que suponemos, permitirán en una futura etapa del mismo, avanzar hacia la cuantificación de 10B en tejido mediante esta técnica, la cual resulta ser original (aplicada a este fin) ya que aún no hay registro en la bibliografía de su uso.