Una nanopartícula radiactiva es una nanopartícula que contiene materiales radiactivos . Las nanopartículas radiactivas tienen aplicaciones en diagnóstico médico , imágenes médicas , toxicocinética y salud ambiental , y se están investigando para aplicaciones en nanomedicina nuclear . Las nanopartículas radiactivas presentan desafíos especiales en la física de la salud operativa y la dosimetría interna que no están presentes para otras sustancias, aunque existen medidas de protección radiológica y controles de peligrosidad para las nanopartículas. generalmente se aplican.
Tipos y aplicaciones
Diseñado
Las nanopartículas radiactivas de ingeniería se utilizan en técnicas de imágenes médicas como la tomografía por emisión de positrones y la tomografía computarizada por emisión de fotón único , [2] y un aerosol de nanopartículas de carbono que contienen tecnecio-99m se utilizan en un procedimiento comercial para la gammagrafía de ventilación / perfusión de los pulmones . [3] : 122–125 Las nanopartículas radiactivas diseñadas también se utilizan como radiomarcadores para detectar la presencia de las propias nanopartículas en estudios de salud ambiental y toxicocinética . [3] : 119–122
Se están investigando nanopartículas radiactivas diseñadas para uso terapéutico que combinan la medicina nuclear con la nanomedicina , especialmente para el cáncer. [3] : 125–130 La terapia de captura de neutrones es una de esas aplicaciones potenciales. [2] [4] Además, las nanopartículas pueden ayudar a secuestrar los nucleidos hijos tóxicos de los emisores alfa cuando se utilizan en radioterapia. [1]
La formación de imágenes nucleares no es invasiva y tiene una alta sensibilidad, y las nanopartículas son útiles como plataforma para combinar múltiples copias de vectores y efectores dirigidos a fin de administrar selectivamente radioisótopos a una región de interés específica. [5] Otros beneficios de las nanopartículas para uso diagnóstico y terapéutico incluyen un mayor tiempo de retención de sangre y tumores, así como la posibilidad de utilizar sus propiedades físicas y químicas únicas en el tratamiento. [ cita requerida ] Sin embargo, las nanopartículas deben diseñarse para evitar ser reconocidas por el sistema de fagocitos mononucleares y transportadas al hígado o al bazo , a menudo mediante la manipulación de su funcionalización superficial. [4] [5]
Las técnicas de focalización incluyen funcionalizar nanopartículas radiactivas con anticuerpos para dirigirlas a un tejido específico y usar nanopartículas magnéticas que son atraídas por un imán colocado sobre el sitio del tumor. [4] El tecnecio-99m, el indio-111 y el yodo-131 son radioisótopos comunes que se utilizan para estos fines, [3] : 119–130 [4] y también se utilizan muchos otros. [6] [7] Las nanopartículas radiactivas se pueden producir sintetizando las nanopartículas directamente a partir de los materiales radiactivos o irradiando partículas no radiactivas con neutrones o iones acelerados , a veces in situ . [3] : 119 [8]
Natural e incidental
Como ocurre con todas las nanopartículas, las nanopartículas radiactivas también pueden ocurrir de forma natural o producirse accidentalmente como un subproducto de procesos industriales. La principal fuente de nanomateriales naturales que contienen radionúclidos es la desintegración del gas radón , cuyos productos de desintegración inmediata son elementos no gaseosos que se precipitan en partículas a nanoescala junto con el polvo y los vapores atmosféricos. Las fuentes naturales menores incluyen radionucleidos primordiales presentes en la porción a nanoescala de cenizas volcánicas y nucleidos primordiales y cosmogénicos absorbidos por plantas que luego se queman. Las nanopartículas radiactivas pueden producirse accidentalmente mediante procedimientos de la industria nuclear , como el reprocesamiento nuclear y el corte de objetos contaminados. [3] : 16-20
Salud y seguridad
Las nanopartículas radiactivas combinan los peligros de los materiales radiactivos con los peligros de los nanomateriales. [3] : 2–6 La exposición por inhalación es la ruta más común de exposición a partículas en el aire en el lugar de trabajo. Los estudios en animales sobre algunas clases de nanopartículas indican efectos pulmonares que incluyen inflamación , granulomas y fibrosis pulmonar , que tenían una potencia similar o mayor en comparación con otros materiales fibrogénicos conocidos como la sílice , el asbesto y el negro de humo ultrafino . Algunos estudios en células o animales han mostrado efectos genotóxicos o cancerígenos , o efectos cardiovasculares sistémicos por exposición pulmonar. [9] [10] Los peligros de la radiación ionizante dependen de si la exposición es aguda o crónica , e incluye efectos como el cáncer inducido por radiación y la teratogénesis . [11] [12] En algunos casos, la toxicidad fisicoquímica inherente de la propia nanopartícula puede conducir a límites de exposición más bajos que los asociados con la radiactividad sola, lo que no es el caso de la mayoría de los materiales radiactivos. [3] : 2–6
Las nanopartículas radiactivas presentan desafíos especiales en la física de la salud operativa y la dosimetría interna que no están presentes para otras sustancias, ya que la toxicocinética de las nanopartículas depende de sus propiedades físicas y químicas, incluido el tamaño , la forma y la química de la superficie . Por ejemplo, las nanopartículas inhaladas se depositarán en diferentes lugares de los pulmones y serán metabolizadas y transportadas a través del cuerpo de manera diferente que los vapores o partículas más grandes. [3] : 2–6 También puede haber peligros a partir de procesos asociados, como campos magnéticos intensos y criógenos utilizados en equipos de formación de imágenes y manipulación de animales de laboratorio en estudios experimentales. [13] La comunicación y evaluación de riesgos eficaces es importante, ya que tanto la nanotecnología como la radiación tienen consideraciones únicas con la percepción del público. [14]
Controles de peligro
En general, la mayoría de los elementos de un programa estándar de protección radiológica son aplicables a los nanomateriales radiactivos, y muchos controles de peligro de los nanomateriales serán eficaces con las versiones radiactivas. La jerarquía de los controles de peligros abarca una sucesión de cinco categorías de métodos de control para reducir el riesgo de enfermedad o lesión. Los dos más efectivos son la eliminación y la sustitución , por ejemplo, reduciendo la exposición al polvo eliminando un proceso de sonicación o sustituyendo una lechada o suspensión de nanomateriales en un solvente líquido en lugar de un polvo seco. Las sustituciones deberían considerar tanto la radiactividad como los peligros fisicoquímicos de todas las opciones, y también tener en cuenta que los nanomateriales radiactivos son más fáciles de detectar que las sustancias no radiactivas. [3] : 2–6, 35–41
Los controles de ingeniería deben ser la forma principal de protección, incluidos los sistemas de extracción locales como campanas de extracción , cajas de guantes , gabinetes de bioseguridad y recintos de equilibrio ventilados ; blindaje contra la radiación ; y sistemas de control de acceso . [3] : 41-48 La necesidad de presión negativa en la sala para evitar la contaminación de las áreas exteriores puede entrar en conflicto con el uso habitual de presión positiva cuando se manipulan productos farmacéuticos, aunque esto se puede superar mediante el uso de un sistema de presión en cascada o mediante la manipulación nanomateriales en envolventes. [13]
Los controles administrativos incluyen procedimientos para limitar las dosis de radiación y procedimientos de control de la contaminación , incluido el fomento de las buenas prácticas de trabajo y el seguimiento de la contaminación. El equipo de protección personal es el menos eficaz y debe utilizarse junto con otros controles de peligro. En general, los equipos de protección personal destinados a materiales radiactivos deben ser eficaces con nanomateriales radiactivos, incluidas batas de laboratorio impermeables , gafas , guantes de seguridad y, en algunos casos , respiradores , aunque se debe tener en cuenta la mayor penetración potencial a través de la ropa y la movilidad en el aire de las nanopartículas. cuenta. [3] : 48–63
Ver también
- Peligros para la salud y la seguridad de los nanomateriales
- Protección de radiación
Referencias
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