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24/10/2019

Modelan haces de protones en agua, un avance científico en el tratamiento oncológico

Investigadores de la Universidad de Alicante (UA) y la Universidad de Murcia (UMU) modelan haces de protones en agua, un avance en el tratamiento oncológico que muestra, de forma precisa, cómo estos haces de partículas cargadas transfieren su energía al agua, principal componente de los seres vivos, lo que posee importantes implicaciones para su uso en la terapia contra el cáncer.



AUTOR: UA

RUVID UA ISABEL ABRILEn estos trabajos, fruto de la colaboración entre los investigadores de la Universidad de Murcia, Pablo de Vera y Rafael García Molina, y la investigadora de la Universidad de Alicante, Isabel Abril, se elabora una consistente interpretación teórica sobre cómo interactúan los protones con el agua, que es la sustancia más abundante en el tejido humano.

 

“Simulamos el proceso mediante el cual los protones (partículas elementales) se aceleran, entran y viajan en un material biológico. Dada la complejidad de los diferentes tejidos biológicos, nuestro estudio se ha centrado en el agua líquida, pues es el principal constituyente del ser humano”, señala el equipo de trabajo.

 

Terapia alternativa a la radioterapia convencional

 

La protonterapia se utiliza para eliminar tumores depositando en los mismos una alta concentración de energía mediante un haz de protones. Entender de forma precisa la física subyacente en la interacción entre los protones y el material biológico resulta esencial para la creación de un modelo que permita que la energía se libere en el lugar más adecuado posible, esto es, en el tumor.

 

“La radioterapia convencional consiste en irradiar al paciente con haces de electrones o fotones. Esta radiación deposita energía en las células tumorales, pero antes de llegar a ellas depositan mucha energía, y después también un poco, por lo que se producen efectos indeseables en el paciente, al afectar a tejido sano”, explican desde la UA y la UMU.

 

Por su parte, la protonterapia lo que hace es “dejar poca energía a la entrada y, calibrando bien el dispositivo que se emplea, de golpe deja toda la energía en el lugar preciso, no dejando prácticamente nada después”, explica García Molina. De esta forma, los daños colaterales se minimizan, al conseguir depositar la mayor parte de la energía en el lugar deseado, según el estudio, siendo menos agresiva. Los protones, por tanto, actúan con mayor precisión y causan un daño menor al tejido sano, al descargar la mayor parte de su energía en el lugar del tumor.

 

Implicaciones futuras

 

El análisis de la interacción entre protones y agua, realizado por estos investigadores, resulta de gran importancia en el tratamiento oncológico. En la programación y tratamiento de protonterapia se precisa calibrar la energía del haz de partículas para que alcance con éxito su objetivo, lo cual depende de cómo este interaccione con el medio que lo frena.

 

Para lograr un modelo adecuado que asegure que la energía llega al lugar preciso, “se debe obtener antes una descripción de cómo el medio, en este caso el agua, frena y se va quedando con la energía de los protones”, destacan los expertos. Una información que los investigadores han extraído del estudio realizado mediante el programa de simulación que han desarrollado.

 

Artículo destacado de la revista EPJD

 

Se trata de un trabajo publicado en la revista European Physical Journal D: Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physics (EPJD), que ha sido elegido, además, como uno de los artículos destacados, seleccionados por los editores de la revista por su importancia y alta relevancia científica.

 

Este preciso análisis ha sido el resultado del trabajo conjunto de Isabel Abril, catedrática de Física Aplicada de la UA, y los investigadores de la UMU Pablo de Vera, recientemente incorporado al Departamento de Física en calidad de contratado Juan de la Cierva, y Rafael García Molina, catedrático de Física Aplicada de la UMU.


DESTACAMOS

Referencia bibliográfica

 

P. de Vera, R. Garcia-Molina and I. Abril (2019). Simulation of the energy spectra of swift light ion beams after traversing cylindrical targets: A consistent interpretation of experimental data relevant for hadron therapy, European Physical Journal D 73: 209, DOI: 10.1140/epjd/e2019-100083-4.



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