El Ciclotrón fue el segundo acelerador de partículas que se instaló en el Centro Nacional de Aceleradores (año 2004). Este tipo de acelerador consigue acelerar iones en órbitas de radio y energía crecientes mediante la aplicación combinada de un campo eléctrico oscilante y de un campo magnético. Se trata de un ciclotrón Cyclone 18/9 fabricado por Ion Beam Applications (IBA, Bélgica), capaz de acelerar protones y deuterones a 18 y 9 MeV, respectivamente. Las intensidades de corriente máximas que pueden ser extraídas en el blanco son de 80 µA ± 10% para protones y de 35 µA ± 10% para deuterones.
Este acelerador permite la irradiación sobre un único blanco o simultáneamente con la misma partícula sobre dos blancos diametralmente opuestos (Dual Beam Mode). Este acelerador cuenta con ocho puertos de irradiación, de los cuales siete están dedicados a la producción de radionúclidos emisores de positrones. De esta forma, el CNA ofrece la posibilidad de producir los radioisótopos más empleados en la modalidad de imagen médica PET (Tomografía por Emisión de Positrones).
La descripción de los blancos dispuestos en los ocho puertos disponibles es la siguiente:
1. Blanco de gran volumen (2 ml) con agua enriquecida en 18O en su interior ([18O]-H2O, pureza > 95% en 18O), para producir 18F en forma de [18F]-Fluoruro mediante la reacción 18O(p,n)18F.
2. 3. Dos blancos de volumen grande (2 ml), con las cavidades fabricadas en niobio y rellenos de agua enriquecida en 18O ([18O]-H2O, pureza > 95% en 18O). Están destinados también a la producción de 18F en forma de [18F]-Fluoruro mediante la reacción nuclear 18O(p,n)18F.
4. Blanco de 1,7 ml relleno de una mezcla agua-etanol para la obtención dentro del blanco de 13N en forma de [13N]-Amoniaco mediante la reacción 16O(p,α)13N.
5. Blanco de 30 ml que contiene 18O2 y utilizado en la obtención de 18F en forma de [18F]-F2 mediante bombardeo con protones.
6. Blanco gaseoso de 60 ml, en el que se bombardea una mezcla nitrógeno-oxígeno con protones para obtener 11C en forma de [11C]-CO2 mediante la reacción 14N(p,α)11C.
7. Blanco de 60 ml relleno de una mezcla nitrógeno-oxígeno para la obtención de 15O en forma de [15O]-O2 mediante la reacción 14N(d,n)15O.
8. En el último puerto existe una ventana de salida de haz en la que se ha instalado una línea que transporta el haz de partículas a una segunda sala blindada donde se ubica una cámara de reacción para la irradiación de materiales de interés tecnológico.
Los laboratorios de radiofarmacia fueron diseñados para trabajar bajo las normas de buenas prácticas de fabricación farmacéutica (normas GMP). En la actualidad, se dispone de un laboratorio denominado “de producción de 18F-FDG” y de otro “de investigación” donde se preparan radiofármacos PET para ensayos clínicos y preclínicos. Estos dos laboratorios son complementados por el laboratorio de control de calidad, donde se analiza la calidad de los radiofármacos sintetizados siguiendo los requerimientos de la Farmacopea. Tras haber obtenido las correspondientes autorizaciones de los Ministerios de Industria (como instalación radioactiva) y de Sanidad (como laboratorio farmacéutico), y dentro del marco de acuerdo con la empresa farmacéutica IBA Molecular, se comenzó la fabricación y distribución de [18F]-(2-fluoro-2-desoxi-D-glucosa) (FDG) al propio CNA y a centros externos (Andalucía, Castilla-La Mancha, Portugal) a partir de mayo de 2005.
El Laboratorio de Producción de FDG dispone de dos celdas blindadas fabricadas por Comecer (Castel Bolognese, Italia) que albergan sendos módulos dobles de síntesis GE Tracerlab FX-FDG. Existe también una celda de fraccionamiento y dispensación aséptica de monodosis de FDG, donde se fabrica la especialidad farmacéutica “Flucis” bajo el registro de CisBio.
El Laboratorio de Investigación dispone de cinco celdas blindadas Comecer en las que se sintetizan otros radiofármacos de interés para el estudio de procesos metabólicos o funcionales ([18F]-FDOPA, [18F]-Fluorotimidina ([18F]-FLT), [18F]-Fluoromisonidazol ([18F]-FMISO), [18F]-Fluoruro sódico ([18F]-NaF), [11C]-Colina, [11C]-Metionina, [13N]-Amonio, [15O]-Agua, etc… La configuración de este laboratorio es la siguiente:
1. Celda de síntesis de compuestos marcados con carbono-11, en la que se encuentra un módulo GE Tracerlab FX-C. La metilación de distintos grupos funcionales (aminas, alcoholes, tioles, ácidos carboxílicos) con ioduro de metilo radiactivo ([11C]-MeI) es el modo más común de producir radiofármacos marcados con carbono-11. El módulo permite la metilación de gran número de moléculas orgánicas.
2. Celda de síntesis de compuestos marcados con flúor-18 que alberga el módulo GE Tracerlab FX-FE. Este módulo de síntesis emplea [18F]-F2 o [18F]-Hipofluorito de acetilo ([18F]-CH3COOF) para marcar alquenos y compuestos aromáticos ricos en electrones por sustitución electrofílica.
3. Celda de síntesis de [15O]-H2O y de recogida de [13N]-NH3. El [15O]-H2O es un radiotrazador empleado para la determinación y cuantificación del flujo sanguíneo. El oxígeno radiactivo procedente del ciclotrón está en forma molecular ([15O]-O2), reacciona en la celda de síntesis con hidrógeno y paladio a 1500C para obtener [15O]-H2O. Por otro lado, el [13N]-Amonio se utiliza en PET para estudios de perfusión miocárdica. Este radiofármaco se obtiene directamente en el blanco del ciclotrón mediante la irradiación con protones de una mezcla de agua y etanol. Posteriormente, el [13N]-Amonio es atrapado en la celda mediante una unidad de recogida.
4. Celda de síntesis de compuestos marcados con flúor-18 mediante el módulo GE Tracerlab FX-FN. En este caso, el flúor-18 se utiliza en forma de [18F]-Fluoruro ([18F–]), en el marcaje de moléculas por sustitución nucleofílica.
Existe también una celda en la que se llevan a cabo labores de dispensación y fraccionamiento de muestras, además de posibilitar la ejecución de radiosíntesis manuales.
En la misma sala limpia se ubica una campana de flujo laminar vertical, para la preparación aséptica de reactivos.
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