Aceleradores de partículas para la medicina

Buscar una aplicación inmediata para cada investigación y cada avance científico es una mala idea. La razón principal es que predecir el futuro es demasiado difícil. ¿Quién podía prever que la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) fuese el origen de la World Wide Web, la famosa “www” que es todo lo que muchos ven en Internet. Una excepción a esta regla son los aceleradores de partículas. Desde el principio, se supo que podrían tener una importante aplicación en medicina.

 

W.W. Hansen fue un físico norteamericano que contribuyó al desarrollo de la tecnología de microondas. Él ayudó a los hermanos Russell y Sigurd Varian, a inventar el Klistrón, una válvula de vacío diseñada para actuar como fuente de microondas. Pero es más recordado por su contribución al desarrollo de los aceleradores de partículas. En 1945, y utilizando el nuevo Klistrón, construyo el primer acelerador lineal de electrones en el laboratorio de alta energía de la Universidad de Stanford. Fue un investigador  brillante que, desgraciadamente, murió con solo 39 años. En su honor, el laboratorio fue renombrado como W.W. Hansen Experimental Physics Laboratory (HEPL). También fue una de las primeras personas en sugerir que estos aceleradores podían hacer algo más que investigar física de altas energías. Podían utilizarse para destruir células. Células cancerosas.

 

En realidad, la utilización de aceleradores para sustituir a los materiales radiactivos utilizados en radioterapia comenzó algo antes. A finales de los años treinta se empezaron a utilizar primitivos aceleradores basados en generadores de Van Graaff, esferas metálicas que permiten acumular una gran diferencia de potencial entre dos electrodos. Hacia 1937, el Huntington Memorial Hospital ensayó su utilización en medicina. La idea era sencilla. Esos equipos eran capaces de acelerar los electrones a gran velocidad lo que permitía utilizarlos de dos formas. El haz de electrones podía incidir directamente sobre la piel del paciente y dañar los tejidos cancerigenos hasta destruir las células e impedir su propagación. Pero si los tumores se encontraban a mayor profundidad, los electrones eran lanzados contra un blanco metálico. En el impacto se emitía radiación electromagnética de alta frecuencia, rayos gamma capaces de alcanzar mayor profundidad y dañar tejidos internos. Y si esos tejidos eran tumores, dañarlos era una buena idea. Los sucesivos diseños de aceleradores de partículas, como betatrones o ciclotrones, también fueron adaptados a su uso médico. Una exótica tecnología “de nicho” se utilizaba para salvar la vida de miles de personas. A pesar de todo, estos diseños iniciales eran caros, complejos y resulta difícil extender su uso. Los aceleradores lineales eran una solución mucho más eficaz y sustituyeron progresivamente a los diseños anteriores. Los miles pasaron a ser millones.

 

Los aceleradores lineales de electrones han estado en la vanguardia de la radioterapia durantes varias décadas pero ha aparecido una alternativa aún más poderosa, los aceleradores de protones. En su favor, poseen dos ventajas muy importantes. En primer lugar, son capaces de aportar más energía, y producir más daños, ya que los protones son unas 1836 veces más pesados. Pero su principal ventaja es el alcance limitado y la forma en que depositan su energía. Se conoce como “Pico de Bragg” ya que fue un descubrimiento de Sir William Henry Bragg, premio Nobel de Física en 1915. En el caso del cuerpo humano, los protones atraviesan las primeras capas de la piel y van frenando su velocidad. Cuando alcanza un umbral, comienza a interaccionar con su entorno depositando la mayor parte de su energía justo antes de detenerse. Gracias a eso, los tejidos situados tras esa zona apenas reciben radiación lo que es una gran ventaja sobre la radioterapia tradicional.

 

Pico de Bragg: Fuente: Wikipedia

 

A cambio, los aceleradores de protones son mucho, mucho caros. Actualmente solo se dispone de 39 instalaciones en todo el mundo y ni una sola en España. Estaba previsto construir una para finales de 2012 en el IFIMED valenciano pero parece que el dinero se terminó antes.

 

Los hermanos Varian, junto con Hansen y otros socios, fundaron Varian Associates, la primera empresa tecnológica en instalarse en el Stanford Research Park, que más tarde fue conocido como Silicon Valley. Actualmente, Varian Medican Systems, la empresa heredera de la parte médica de la antigua Varian Associates, sigue siendo uno de los principales fabricantes de aceleradores de electrones y protones para radioterapia. Seguro que quienes financiaron sus, aparentemente teóricas, investigaciones consideran que la inversión mereció la pena. Me pregunto cuantas grandes ideas similares estamos dejando morir en este periodo de crisis