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Tecnología 31 oct 2016

Física de partículas para combatir el cáncer y la contaminación

El bosón de Higgs dio fama mundial al Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y al CERN. Sin embargo, el laboratorio europeo de física de partículas alberga muchos otros experimentos menos conocidos. Dos de ellos –Neutron Time of Flight (n_TOF) e ISOLDE– se dedican a la física nuclear y sus hallazgos se podrán utilizar, por ejemplo, para tratar el cáncer o para producir una energía nuclear más segura y limpia.

Existen varios miles de tipos de núcleos atómicos –naturales y artificiales, más estables y más inestables–, que surgen de la combinación de las partículas que los integran (protones y neutrones). Estudiar los núcleos atómicos permite descubrir una gran variedad de nuevos fenómenos, explorar las interacciones que condicionan su comportamiento y comprender sus propiedades colectivas.

La semana pasada Enrico Chiaveri, portavoz de n_TOF, y María José García Borge, directora científica de ISOLDE, explicaron en la Fundación BBVA estos dos proyectos punteros del CERN y sus futuras aplicaciones tecnológicas y médicas.

Hacia una energía nuclear más segura y limpia

Según Chiaveri, “el estudio de reacciones inducidas por neutrones tiene gran importancia en una amplia variedad de disciplinas científicas”.

Se podría utilizar, por ejemplo, para producir una energía nuclear más segura, limpia y fácil de eliminar. Los experimentos que se llevan a cabo en el CERN tienen aplicación “en la transmutación de los residuos nucleares, los sistemas accionados por aceleradores y la investigación del ciclo del combustible nuclear”.

El Neutron Time of Flight puede ayudar a comprender cómo se formaron los elementos químicos y mejorar la tecnología médica. - Copyright © 2015 Andrew Richard Hara

En fase experimental, también se utilizan para el tratamiento del cáncer con boro”, añade Chiaveri. En este tipo de radioterapia, todavía en fase de estudio para tumores de cabeza y cuello, se inyecta en el organismo del paciente una solución con boro, que se acumula en las células tumorales. Posteriormente, el paciente recibe radioterapia con neutrones, que reaccionan al boro y destruyen las células cancerosas sin apenas interactuar con las normales. Como consecuencia, los efectos secundarios de la radioterapia se minimizarían.

La investigación básica que se lleva a cabo en el experimento Neutron Time of Flight podría contribuir también al futuro desarrollo y mejora de tecnologías médicas (resonancias magnéticas, fotografías de rayos gamma) y en el campo de la astrofísica ayudaría a comprender cómo se formaron los elementos químicos y los núcleos presentes en el Universo.

Núcleos exóticos para terapias oncológicas

María José García Borge profundizó en el trabajo que se lleva a cabo en uno de las instalaciones más longevas del CERN. ISOLDE, que en 2017 cumplirá cincuenta años, acoge a casi 500 científicos de todo el mundo, es un laboratorio pionero en la investigación de núcleos exóticos.

Las investigaciones en ISOLDE se centran en la producción de nuevos isótopos para diagnóstico de cáncer, por ejemplo. La idea es usar el mismo elemento químico para diagnóstico y terapia

Conocer las claves de la estructura, dinámica y propiedades de estos núcleos repercutirá positivamente en campos tan diversos como la astrofísica, ayudando a recrear las reacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas; la física de materiales, para el desarrollo de nuevos materiales semiconductores; o la biofísica y la medicina. “Las investigaciones en ISOLDE se centran en la producción de nuevos isótopos para diagnóstico de cáncer, por ejemplo. La idea es usar el mismo elemento químico para diagnóstico y terapia”, explica.

Más de mil especies nucleares están disponibles en ISOLDE para llevar a cabo estudios en la frontera del conocimiento. El nuevo proyecto HIE-ISOLDE, que empezó a funcionar hace ahora un año, amplía aún más las oportunidades científicas de esta instalación. HIE-ISOLDE incrementa la intensidad y la energía de aceleración de los haces exóticos, lo que previsiblemente conducirá a nuevos descubrimientos.

Entrevista con María José Borge sobre las aplicaciones de la investigación que se lleva a cabo en la instalación ISOLDE del CERN.

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