Targeting de tumores para dosimetría online detectando aniquilación e- -e+ por presencia de nanopartículas

La radiación ionizante se ha utilizado con fines médicos tanto para el diagnóstico por imágenes y terapia contra el cáncer. Parámetros como la calidad de haz y el conocimiento de los niveles de exposición dosimétrica involucrados son de suma importancia en radioterapia. La posibilidad de ´ realizar las determinaciones dosimétricas online con el tratamiento, supone una fuerte ventaja desde el punto de vista práctico. Desde finales del siglo XX, la introducción de nanopartículas (NP) en el ámbito médico ha cobrado mayor relevancia para los tratamientos radio-oncológicos. En radioterapia, las nanopartículas son incorporadas en tumores mediante portadores específicos obteniendo un refuerzo dosimétrico debido a la excitación de las mismas y por una absorción localizada de los electrones secundarios (Auger, principalmente) emitidos en la desexcitación. Parte de la radiación fotónica secundaria que emerge del paciente podría ser información útil para la estimación de la dosis absorbida. La novedad consiste en utilizar la intensidad de fotones debido a la aniquilación de pares electrón-positrón (pico de aniquilación) amplificado por la presencia de nanopartículas de oro [Geser et al. 2018]. Suponiendo que exista una correlación entre el pico de aniquilación y la dosis absorbida, se podría mejorar y optimizar los tratamientos clínicos contra el cáncer. En el presente trabajo, se calculó una sección eficaz teórica de nanopartículas de alto número atómico en entornos agua-equivalentes en condiciones similares de irradiación típicas en el ámbito clínico. Se realizaron simulaciones Monte Carlo basadas en los códigos FLUKA [REF] y MCNP6 [REF] para el estudio del comportamiento de los espectros resultantes debido al concentrado de nanopartículas en agua. Magnitudes como la distribución angular, intensidades de los picos Kalfa y de aniquilación fueron analizadas. También parte de estos resultados fueron utilizados para el diseño del montaje experimental y comparaciones con la teoría, y experimento. Se midió las intensidades de los picos de aniquilación en utilizando un acelerador lineal (CLINAC VARIAN 600C) de megavoltaje una sala de tratamiento de radioterapia. El experimento realizado consistió en la irradiación de un fantoma cilíndrico de composición equivalente a tejido blando por un campo cuadrado de 3.5x3.5 cm2 de fotones de 6MV. Los valores obtenidos del experimento para los picos de aniquilación con y sin nanopartículas son IExp (con NP) = (0,0190 ± 0,0003) y IExp (sin NP) = (0,0188 ± 0,0003) respectivamente. En base a la resolución conseguida con el montaje experimental implementado, los picos son indistinguibles, no encontrando una correlación unívoca entre la concentración de nanopartículas y el pico de aniquilación [Geser et al. 2018], para concentraciones de nanopartículas de alto número atómico dentro de los niveles de toxicidad. Trabajos e investigaciones futuras son necesarios para sacar conclusiones definitivas sobre la relación entre la concentración de nanopartículas, el pico de aniquilación, y eventualmente la dosis absorbida, ya que procesos como coating permiten aumentar la concentración de nanopartículas de alto número atómico sin riesgo tóxico, y con afectación mínima de la señal gamma de aniquilación.

[Geser et al., 2018] Geser, F., Genre, A. L., Figueroa, R., Vásquez, M., Malano, F., Mattea, F., Santibáñez, M., Velásquez, J., and Valente, M. (2018). A framework for e-e+ annihilation detection using nanoparticles for tumour targeting in radiotherapy. Journal of Physics: Conference Series, 1043:012060.

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