Cruz, María Laura (2019) Diseño y optimización de dispositivos de irradiación para la producción de nuevos radioiosópotos en gran escala. / Desing and optimization of irradiation devices for the production of new radioisopotes at grest scale. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
La medicina nuclear usa radiación para obtener información del funcionamiento de determinados órganos y/o para tratar enfermedades (radioterapia interna). El diagnostico constituye el 90% de los procedimientos de medicina nuclear, siendo el 99m"Tc el radioisótopo usado en el 80% de los procedimientos médicos. En cambio, el uso de radioisótopos para terapia no está muy extendido y tiene muchas oportunidades de crecimiento. A partir de lo mencionado fue que nació la motivación de este trabajo, el cual consistió en la realización de simulaciones de irradiación de un material blanco en un reactor para la obtención de radioisótopos con gran potencial para ser utilizados en radioterapia interna, y la posterior optimización del proceso. Para la selección de los radioisótopos a analizar, se realizó un relevamiento de la literatura científica existente para conocer el estado actual de los distintos radioisótopos, y poder elegir aquellos que tengan mayor potencial y que estén en etapas avanzadas de ensayos, con resultados alentadores. Asimismo, se investigaron los requerimientos médicos y técnicos que traen aparejados cada radioisótopo seleccionado. Tales como actividad específica, límites de contaminación, límite para la actividad residual, límites de dosis gamma y de neutrones rápidos, entre otros. Posteriormente, se desarrolló el diseño del dispositivo de irradiación para la producción en gran escala de los radioisótopos elegidos. Para las simulaciones de irradiación del material blanco se utilizó la herramienta de cálculo Monte Carlo, en donde el dispositivo de irradiación se posicionó en la zona de reflector de un modelo simplificado del reactor OPAL. Se analizarán diversas geometrías y posiciones de irradiación con el fin de maximizar la producción de los mismos.
Resumen en inglés
Nuclear medicine uses radiation to obtain information about the function of some organs and/or to treat diseases (internal radiotherapy). Diagnosis forms 90% of nuclear medicine proceedings, being 99m"Tc the radioisotope used in 80% of medical procedures. At the same time, the use of radioisotopes for therapy it is not very common, and has many opportunities for growth. This context is the motivation for this work, which consist in doing irradiation simulations of a target material in a reactor to obtain radioisotopes with great potential for use in internal radiotherapy, and then the optimisation of the process. To choose which radioisotopes to analyze, we scan the relevant scientific literature to understand the current state of different radioisotopes, so we can choose the ones which have the biggest potential and which are in advanced stages of testing, with encouraging results. At the same time we analyze the medical and technical requirements brought by each selected radioisotope. Such as specific activity, contamination limits, limits for the residual activity, limits in the gamma doses and in fast neutrons, among others. Later, we design the irradiation device for the production at scale of the chosen radioisotopes. For the irradiation simulations of the target material we used Monte Carlo, where the irradiation device was position in the reflector zone of a simplified model of a OPAL reactor. Finally, we analyze several geometries and positions for the irradiation with the goal of maximizing the production output.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Research reactors: Reactores de investigación; Radiotherapy; Radioterapia; Radioisopotes; Radisopotos; Lutetium 177; Lutecio 177; Production; Producción |
| Referencias: | [1] ¿Qué son los radioisótopos? url: https://www.foronuclear.org/es/el-expertote- cuenta/119966-ique-son-los-radioisotopos (pág. 1). [2] Aplicaciones de radioisótopos (radionúclidos). url: https://www.fullquimica. com/2013/03/aplicaciones-de-radioisotopos.html (pág. 2). [3] The Many Uses of Nuclear Technology. url: http://www.world-nuclear.org/ information - library / non - power - nuclear - applications / overview / the - many-uses-of-nuclear-technology.aspx (pág. 4). [4] Aplicaciones de los radioisótopos. url: https://isotopossite.wordpress.com/ blog/ (pág. 5). [5] Radioisotopes in Medicine. url: http://www.world-nuclear.org/informationlibrary/ non-power-nuclear-applications/radioisotopes-research/radioisotopesin- medicine.aspx (págs. 5, 9, 10). [6] Attila Keresztes, Attila Borics y Csaba Tömböly. «Therapeutic and diagnostic radiopharmaceuticals». En: MTA Szeögedi Biológiai Kzpont, 2015 (págs. 6-8). [7] Furn F Knapp, Ashutosh Dash y col. Radiopharmaceuticals for therapy. Springer, 2016 (págs. 6, 8-10, 14, 17, 19-21, 23, 24, 26, 28). [8] ¿Cuáles son las principales características y ventajas del Tecnecio-99m? url: http: //enula.org/2018/02/cuales- son- las- principales- caracteristicas- yventajas- del-tecnecio-99m/ (pág. 10). [9] NuclearNetherlands. Medical isotopes - Global importance and opportunities for the Netherlandsin, a European context. 2018. url: https://www.nrg.eu/uploads/ tx _ windsmallcatalog / Paper _ Medical _ Isotopes _ Nucleair _ Nederland . pdf (pág. 12). [10] Suresh C Srivastava y Leonard F Mausner. «Therapeutic radionuclides: production, physical characteristics, and applications». En: Therapeutic Nuclear Medicine. Springer, 2013, págs. 11-50 (pág. 14). [11] NHS - Osteoarthritis. url: https://www.nhs.uk/translationspanish/Documents/ Osteoarthritis_Spanish_FINAL.pdf (pág. 17). [13] Rubel Chakravarty y col. «Reactor production and electrochemical purification of 169Er: A potential step forward for its utilization in in vivo therapeutic applications». En: Nuclear medicine and biology 41.2 (2014), págs. 163-170 (pág. 18). [14] A Kahan y col. «169Erbium-citrate synoviorthesis after failure of local corticosteroid injections to treat rheumatoid arthritis-affected finger joints». En: Clin Exp Rheumatol 22.6 (2004), págs. 722-726 (pág. 18). [15] JM Gumpel, SA Matthews y M Fisher. «Synoviorthesis with erbium-169: a doubleblind controlled comparison of erbium-169 with corticosteroid.» En: Annals of the rheumatic diseases 38.4 (1979), págs. 341-343 (pág. 18). [16] Christine Z Dickinson y Nancy S Hendrix. «Strontium-89 therapy in painful bony metastases». En: Journal of nuclear medicine technology 21.3 (1993), págs. 133-138 (págs. 18, 19). [17] D Yu Chuvilin y col. «Production of 89Sr in solution reactor». En: Applied Radiation and Isotopes 65.10 (2007), págs. 1087-1094 (pág. 19). [18] Arthur T Porter. «Use of strontium-89 in metastatic cancer: US and UK experience». En: Oncology 8.11 (1994), págs. 25-25 (pág. 19). [19] R Leyva Montana y col. «Yttrium-90–current status, expected availability and applications of a high beta energy emitter». En: Current radiopharmaceuticals 5.3 (2012), págs. 253-263 (págs. 20, 21). [20] IA Abbasi y col. «Measurement of fission neutron spectrum averaged cross sections of some threshold reactions on zirconium: Production possibility of no-carrier-added 90Y in a nuclear reactor». En: Radiochimica Acta 94.8 (2006), págs. 381-384 (pág. 20). [21] Dennis W Wester y col. «Large-scale purification of 90Sr from nuclear waste materials for production of 90Y, a therapeutic medical radioisotope». En: Applied radiation and isotopes 59.1 (2003), págs. 35-41 (pág. 21). [22] Rubel Chakravarty y Ashutosh Dash. «Availability of yttrium-90 from strontium-90: a nuclear medicine perspective». En: Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals 27.10 (2012), págs. 621-641 (pág. 21). [23] D Max Parkin y col. «Global cancer statistics, 2002». En: CA: a cancer journal for clinicians 55.2 (2005), págs. 74-108 (pág. 22). [24] J. F. W. Nijsen y col. «Holmium-166 poly lactic acid microspheres applicable for intra-arterial radionuclide therapy of hepatic malignancies: effects of preparation and neutron activation techniques». En: European Journal of Nuclear Medicine 26.7 (ene. de 1999), págs. 699-704. issn: 1619-7089. url: https://doi.org/10.1007/ s002590050440 (págs. 22, 67). [25] Maarten AD Vente y col. «Neutron activation of holmium poly (L-lactic acid) microspheres for hepatic arterial radioembolization: a validation study». En: Biomedical microdevices 11.4 (2009), págs. 763-772 (págs. 22, 65, 66, 71). [26] Maria Neves, F Waerenborgh y L Patricio. «Palladium-109 and holmium-166 potential radionuclides for synoviotherapy—radiation absorbed dose calculations». En: International Journal of Radiation Applications and Instrumentation. Part A. Applied Radiation and Isotopes 38.9 (1987), págs. 745-749 (pág. 22). [27] G Ferro-Flores y col. «[166Dy] Dy/166Ho hydroxide macroaggregates: an in vivo generator system for radiation synovectomy». En: Applied radiation and isotopes 61.6 (2004), págs. 1227-1233 (pág. 22). [28] Susanta Lahiri, Kees J Volkers y Birgit Wierczinski. «Production of 166Ho through 164Dy (n,) 165Dy (n,) 166Dy (-) 166Ho and separation of 166Ho». En: Applied radiation and isotopes 61.6 (2004), págs. 1157-1161 (pág. 23). [29] Marnix GEH Lam, John MH de Klerk y Peter P van Rijk. «186 Re-HEDP for metastatic bone pain in breast cancer patients». En: European journal of nuclear medicine and molecular imaging 31.1 (2004), S162-S170 (pág. 23). [30] NÖ Küçük y col. «Palliative analgesic effect of Re-186 HEDP in various cancer patients with bone metastases». En: Annals of nuclear medicine 14.4 (2000), pág. 239 (pág. 23). [31] F Minutoli y col. «186Re-HEDP in the palliation of painful bone metastases from cancers other than prostate and breast». En: The Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 50.4 (dic. de 2006), págs. 355-362 (pág. 23). [32] Ashutosh Dash, Maroor Raghavan Ambikalmajan Pillai y Furn F Knapp. «Production of 177 Lu for targeted radionuclide therapy: available options». En: Nuclear medicine and molecular imaging 49.2 (2015), págs. 85-107 (págs. 25, 42, 45, 49). [33] Zuzana Dvoráková. «Production and chemical processing of Lu-177 for nuclear medicine at the Munich research reactor FRM-II». Tesis doct. Technische Universität München, 2007 (págs. 25, 26, 46). [34] Christoph Barkhausen. «Production of non carrier added (nca) 177 Lu for radiopharmaceutical applications». Tesis doct. Technische Universität München, 2011 (págs. 25, 26, 39). [36] N Ramamoorthy y col. «Production logistics and radionuclidic purity aspects of 153Sm for radionuclide therapy». En: Nuclear medicine communications 23.1 (2002), págs. 83-89 (págs. 26, 27). [37] S. Z. Islami-Rad y col. «Reactor production and purification of 153Sm radioisotope via natSm target irradiation». En: Radiochemistry 53.6 (dic. de 2011), págs. 642-645. issn: 1608-3288. url: https://doi.org/10.1134/S1066362211060129 (pág. 26). [38] Cathy S Cutler y col. «Radiometals for combined imaging and therapy». En: Chemical reviews 113.2 (2012), págs. 858-883 (pág. 27). [39] M RA Pillai, Ashutosh Dash y F F Knapp. «Rhenium-188: availability from the 188W/188Re generator and status of current applications». En: Current radiopharmaceuticals 5.3 (2012), págs. 228-243 (págs. 28, 29, 58). [40] Jae Min Jeong y FF Russ Knapp Jr. «Use of the Oak Ridge National Laboratory tungsten-188/rhenium-188 generator for preparation of the rhenium-188 HDD/lipiodol complex for trans-arterial liver cancer therapy». En: Seminars in nuclear medicine. Vol. 38. 2. Elsevier. 2008, S19-S29 (pág. 28). [41] Normando Iznaga-Escobar. «Direct radiolabeling of monoclonal antibodies with rhenium-188 for radioimmunotherapy of solid tumors—a review of radiolabeling characteristics, quality control and in vitro stability studies». En: Applied Radiation and Isotopes 54.3 (2001), págs. 399-406 (pág. 29). [42] HN Wagner y col. Expert Panel Forecast of Future Demand for Medical Isotopes. 2007 (pág. 31). [43] International Nuclear Information System. url: https://inis.iaea.org/search/ (pág. 32). [44] European school of Multimodality Imaging and Therapy. url: https://nedus. netkey.at/eanm/ (pág. 32). [45] INVAP. SAR Chapter 1: Introduction and general description of the facility. Replacement Research Reactor Facility. 2004 (pág. 37). [46] Reactor OPAL de Australia: El núcleo del reactor. url: http://www.invap.com. ar/es/area-nuclear-de-invap/proyectos/reactor-opal de-australia/elnucleo-el-reactor.html (pág. 37). [47] Tapas Das y MRA Pillai. «Options to meet the future global demand of radionuclides for radionuclide therapy». En: Nuclear medicine and biology 40.1 (2013), págs. 23-3 (pág. 39). [48] Manual for Reactor Produced Radioisotopes. TECDOC Series 1340. International Atomic Energy Agency, 2003. isbn: 92-0-101103-2. url: https://www.iaea.org/ publications/6407/manual-for-reactor-produced-radioisotopes (págs. 39, 58, 73). [49] European Comission. High flux reactor (HFR) Petten - Characteristics of the installation and the irradiation facilities (pág. 39). [50] Tapas Das y col. «Preparation of patient doses of 177Lu-DOTA-TATE using indigenously produced 177Lu: The Indian experience». En: Cancer biotherapy & radiopharmaceuticals 26.3 (2011), págs. 395-400 (pág. 41). [51] Sara Mazzarri, Federica Guidoccio y Giuliano Mariani. «The emerging potential of 177 Lu-EDTMP: an attractive novel option for radiometabolic therapy of skeletal metastases». En: Clinical and Translational Imaging 3.2 (2015), págs. 167-168 (pág. 41). [52] Mehdi Sharifi y col. «Production, quality control, biodistribution and imaging studies of 177Lu-PSMA-617 in breast adenocarcinoma model». En: Radiochimica Acta (feb. de 2018). doi: 10.1515/ract-2017-2874 (pág. 41). [53] Mark A Westcott y col. «The development, commercialization, and clinical context of yttrium-90 radiolabeled resin and glass microspheres». En: Advances in radiation oncology 1.4 (2016), págs. 351-364 (págs. 53, 55). [54] Julian Jones y Alexis Clare. Bio-glasses: an introduction. John Wiley & Sons, 2012 (págs. 53, 54). [55] MR Ghahramani, AA Garibov y TN Agayev. «Production and quality control of radioactive yttrium microspheres for medical applications». En: Applied Radiation and Isotopes 85 (2014), págs. 87-91 (págs. 53, 54). [56] José I Bilbao, Maximilian F Reiser y col. Liver radioembolization with 90Y microspheres. Springer, 2008 (pág. 54). [57] B Ponsard y col. «The tungsten-188/rhenium-188 generator: Effective coordination of tungsten-188 production between the HFIR and BR2 reactors». En: Journal of radioanalytical and nuclear chemistry 257.1 (2003), págs. 169-174 (pág. 58). [58] Production of Long Lived Parent Radionuclides for Generators: 68Ge, 82Sr, 90Sr and 188W. Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Series 2. International Atomic Energy Agency, 2010. isbn: 978-92-0-101110-7. url: https://www.iaea.org/ publications/8268/production-of-long-lived-parent-radionuclides-forgenerators- 68ge-82sr-90sr-and-188w (pág. 58). [59] HN Wagner Jr y col. «Studies of the circulation with radioactive microspheres». En: Investigative radiology 4.6 (1969), págs. 374-386 (pág. 65). [60] Russell J Mumper, U Yun Ryo y Michael Jay. «Neutron-activated holmium-166-poly (L-lactic acid) microspheres: a potential agent for the internal radiation therapy of hepatic tumors». En: Journal of Nuclear Medicine 32.11 (1991), págs. 2139-2143 (págs. 65, 66). [61] SW Zielhuis y col. «Production of GMP-grade radioactive holmium loaded poly (L-lactic acid) microspheres for clinical application». En: International journal of pharmaceutics 311.1-2 (2006), págs. 69-74 (pág. 67). [62] GJ Ehrhardt y col. «Experience with aluminum perrhenate targets for reactor production of high specific activity Re-186». En: Applied radiation and isotopes 48.1 (1997), págs. 1-4 (págs. 73, 75, 77). [63] K Kothari y col. «Preparation, stability studies and pharmacological behavior of [186Re] Re–HEDP». En: Applied radiation and isotopes 51.1 (1999), págs. 51-58 (pág. 77). [64] Urs O Häfeli y col. «Hepatic tumor radioembolization in a rat model using radioactive rhenium (186Re/188Re) glass microspheres». En: International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics 44.1 (1999), págs. 189-199 (pág. 77). [65] D Djokic y col. 90 Y and 186/188 Re Phosphonate Complexes for Bone Palliation: Comparative Studies of 90 Y-HEDP and 186/188 RE-HEDP. Inf. téc. 2009 (pág. 77). [66] M Chakrabarty, PR Chaudhari y SC Krishnamurthy. [186/188 Re] rhenium sulphur colloid/lipiodol suspension: radiolabelling and biodistribution following intrahepatic arterial injection in HCC bearing rats. Inf. téc. 2005 (pág. 77). [67] Daniel Hergenreder. «Irradiation Requirements for Radioisotope Production». En: IGORR 2014/IAEA technical Meeting (2014) (pág. 81). |
| Materias: | Medicina > Medicina nuclear |
| Divisiones: | INVAP |
| Código ID: | 825 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 10 Mar 2021 09:34 |
| Última Modificación: | 10 Mar 2021 09:34 |
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