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Comienzan los ensayos clínicos con pacientes en el PET/CT del CNA
En el mes de enero se han realizado las primeras pruebas médicas en pacientes con el escáner PET/CT del Centro Nacional de Aceleradores (CNA). Como resultado de la firma del convenio entre el CNA-Universidad de Sevilla y el Hospital Universitario Virgen del Rocío (HUVR) de Sevilla en noviembre del año pasado, se ha puesto en marcha este gran proyecto de colaboración entre la comunidad médica del HUVR y la científica del CNA para estudios y ensayos clínicos dentro del campo de la Imagen Médica.
El equipamiento del que dispone el CNA para este tipo de estudios se trata de un equipo híbrido PET/CT que permite obtener información tanto funcional como anatómica del paciente. Según fuentes del Hospital Universitario Virgen del Rocío, la planificación de uso de las instalaciones del CNA por parte del equipo médico del Hospital Virgen del Rocío es de 3 días a la semana con un volumen aproximado de 20 pacientes diarios, luego se atenderán en el CNA en torno a 60 pacientes a la semana.
Adicionalmente, los 2 días restantes quedan abiertos a toda la comunidad científica nacional e internacional para el desarrollo de sus investigaciones con la posibilidad del soporte de los facultativos del Hospital Universitario Virgen del Rocío.
Tal y como indica la doctora Laura Fernández Maza, radiofarmaceútica del CNA, los tipos de pruebas que se pueden realizar en el CNA son muy variadas abarcando principalmente la oncología, con estudios de tumores cerebrales o cáncer de próstata, entre otros, y otras disciplinas como la cardiología o la neurología, con estudios de las enfermedades del Parkinson y el Alzheimer.
¿Qué es PET/CT?
El término PET hace referencia tanto a la técnica diagnóstica como al equipo diagnóstico. PET es el acrónimo de Positron Emission Tomography, es decir, Tomografía por Emisión de Positrones, en español. Se trata de una técnica de diagnóstico nuclear no invasiva capaz de proporcionar información sobre el metabolismo del ser humano, basándose en la distribución espacial de un radiofármaco de vida media corta dentro de un organismo vivo.
Cuando hablamos de CT nos referimos al término inglés Computerized Tomography, Tomografía Computerizada. Esta técnica no invasiva permite obtener, mediante emisión de rayos X, una imagen anatómica en sección o tridimensional del paciente.
¿Cómo se lleva a cabo la prueba PET?
Para realizar esta prueba se requiere en primer lugar la obtención de radioisótopos de vida media corta que se caracterizan por la emisión de una radiación propia, el positrón. Estos radioisótopos se obtienen en el ciclotrón del que dispone el CNA en sus propias instalaciones. Se trata de un acelerador de partículas circular cuyo funcionamiento consiste en el bombardeo de un target mediante un haz de protones o deuterones, según interese. Una vez interacciona el haz de iones acelerado, mediante campos eléctricos y magnéticos alternos, con el target o blanco, tiene lugar una reacción nuclear gracias a la cual se obtiene el radioisótopo requerido.
Tras la reacción nuclear y consiguiente obtención del radioisótopo, éste se traslada a las celdas de la Radiofarmacia adyacente al acelerador. En estas celdas se lleva a cabo la síntesis del radiofármaco, mediante el marcaje de un precursor con el radioisótopo.
Efectuada la síntesis del radiofármaco, este radiotrazador necesita pasar los controles de calidad pertinentes que garantizan las perfectas condiciones del radiofármaco para su suministro a pacientes.
Pasados todos los controles de calidad impuestos por la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios, la dosis requerida es inyectada al paciente, que es trasladado desde la sala de inyección hasta la sala PET/CT para realizarle la prueba pertinente.
El resultado obtenido es el de una imagen tridimensional y funcional de la zona estudiada. Esta imagen se consigue gracias a la interacción de los positrones emitidos por el radioisótopo con los electrones del cuerpo del paciente. Como resultado de dicha interacción, se produce la emisión de rayos gamma que son detectados por el tomógrafo PET, generando, tras un procesado informático, la imagen PET. Dado que cada radiofármaco tiene distintas dianas biológicas, se pueden estudiar distintas patologías mediante el uso de distintos radiofármacos.
Aplicaciones de la técnica PET en el CNA
La utilidad de esta técnica es muy variada. Existen distintas indicaciones para los radiofármacos PET de los que el CNA dispone. Los dos radioisótopos que un principio se tiene previsto obtener para su uso en pacientes humanos son el 18F y el 11C.
Existen distintos radiotrazadores disponibles para su obtención en el CNA. La [18F]FDG es un marcador metabólico inespecífico de utilidad fundamentalmente oncológica. Además, se dispondrá de otros marcadores tumorales más específicos tales como la 11C-metionina, útil en el diagnóstico y seguimiento de tumores cerebrales o la 11C-colina, marcador específico del cáncer de próstata.
El CNA dispone de la capacidad de producir [18F]Fluortimidina, que se emplea como marcador de proliferación celular, [18F]FMISO utilizado como marcador de hipoxia, útil para estudio de tumores con bajo consumo de oxígeno o para estudios de traumatismos craneoencefálicos. Otro de los marcadores que se sintetizan en el CNA para uso en humanos es la [18F]DOPA, siendo su aplicación fundamental el diagnóstico de la enfermedad del Parkinson o tumores neuroendocrinos.
Asimismo, se prevé la síntesis de radiofármacos útiles en el diagnóstico de patologías neurológicas como el Alzheimer o cardiológicas.
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Fisica basica de fusión Fusion Plasma Physics in Magnetic Fusion ITER en el CERN
Las dos charlas de D.J. Campbell, director científico de ITER, en el CERN merecen la pena; en la primera nos cuenta los conceptos básicos (quizás ya los conozcas pero no está mal recordarlos) y la segunda profundiza en más detalles sobre la física de los plasmas en ITER, un laboratorio científico de fusión que nació en noviembre de 2006, que se empezó a diseñar 20 años antes; ITER pretende ser el proyecto clave para el desarrollo de una futura fuente de energía eléctrica basada en la fusión nuclear en tokamaks. La CEE, China, EE.UU., India, Japón, Rusia y Corea unieron sus esfuerzos científicos en fusión por confinamiento magnético en ITER, un laboratorio experimental en construcción en Cadarache, Francia (la sede de la Empresa Común Europea ‘Fusion for Energy’ que lidera ITER tiene su sede en Barcelona, España). ITER quiera estudiar la fusión D-T (deuterio-tritio), demostrando que es una vía posible; no será fácil lograr un rendimiento Q>10 (Q es el cociente entre la energía de salida tras la ignición y la energía de entrada para lograrla) durante unos cientos de segundos.
Fusion Plasma Physics and ITER – An Introduction (1/4)
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El instrumento HIFI de la misión Planck completa sus medidas sobre el universo temprano
El instrumento HIFI a bordo de la misión de la ESA Planck ha completado sus observaciones de la radiación de fondo de microondas, la primera luz emitida después del Big Bang. Como se esperaba, el sensor se quedó sin refrigerante el pasado sábado y ya no es capaz por tanto de detectar esta débil radiación.
Located in the focal plane of the telescope, Planck’s Low Frequency Instrument (LFI), and the High Frequency Instrument (HFI), are equipped with a total of 74 detectors covering nine frequency channels. These detectors must be cooled to temperatures around or below 20 K so that their heat does not swamp the faint microwave signals they are designed to detect.
Planck’s active cooling system consists of a three-stage refrigeration chain which takes over after the passive cooling system cools the telescope to about 50 K. The first stage makes use of liquid hydrogen to reduce the temperatures to 20 K. The second stage is a mechanical cooler (a pump) that uses liquid helium (4He) to bring the temperatures down to 4 K. The third stage makes use of a mixture of Helium 3 and Helium 4 (3He and 4He) to reach an amazingly low temperature of just 0.1 K.
This series of images shows the path that microwave light collected by telescope follows to reach the instrument detectors via the conical feed horns (for HFI on the top sequence, for LFI on the bottom sequence). The bolometric detectors of the HFI, located behind the horns, absorb the light and heat up slightly. A thermometer reads the temperature rise and converts it to an electrical signal which travels down wires connecting the low- and high-temperature ends of the instruments.
For the LFI, the process is similar, but the conversion to an electrical signal takes place further down the line, beyond the waveguides that connect the focal plane unit to the LFI electronics placed in the service module.
Credits: ESA (images by AOES Medialab)
“Planck ha sido una misión magnífica. Tanto el telescopio como los instrumentos han funcionado perfectamente, y nos han legado una enorme cantidad de datos con que trabajar”, ha dicho el jefe científico de Planck, Jan Tauber, de la ESA.
Algo menos de medio millón de años antes de que el universo comenzara a expandirse en un Big Bang, hace 13.700 millones de años, el cosmos se enfrió hasta los 4000 ºC, lo que permitió que materia y energía se desacoplaran y esta última, en forma de luz, llenara por primera vez el espacio.
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El CNA participa en un proyecto europeo para optimizar los aceleradores de partículas
El Centro Nacional de Aceleradores (CNA), centro mixto Universidad de Sevilla, Junta de Andalucía y Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), se convierte en socio de la nueva red europea oPAC (Optimization of the performance of any Particle ACcelerators, Optimización del Funcionamiento de Aceleradores de Partículas), iniciativa que se enmarca dentro del 7º Programa Marco de Investigación Europeo en las acciones Marie Curie Initial Training Network (ITN).
OPAC reúne a los principales centros de investigación, universidades y socios de industria para formar conjuntamente la próxima generación de investigadores en ciencia y tecnología de aceleradores. Entre los socios de oPAC destacan centros de investigación con aceleradores de partículas tales como el acelerador español ALBA, el CERN o el GSI alemán. Con un presupuesto de 6 millones de euros, OPAC es uno de los mayores proyectos nunca financiado por la Unión Europea dentro de las acciones Marie Curie ITN.
La optimización de los aceleradores requiere un profundo conocimiento y entendimiento de la dinámica de los haces de iones y la posibilidad de simulación para estudiar y mejorar los distintos componentes de los aceleradores de partículas. Asimismo, se necesita para todo ello un conjunto de métodos de diagnóstico y potentes sistemas de control y de adquisición de datos.
Los dos proyectos que se desarrollarán dentro de la participación del CNA en oPAC son la optimización de la detección de un isótopo radioactivo del berilio (10Be) y el diseño de un sistema de detección para la verificación de un sistema de reconstrucción de la imagen en 3D para el tratamiento de radioterapia. El primer proyecto tiene como objetivo la optimización del sistema de medidas de 10Be del CNA para aumentar la sensibilidad y eficiencia. El interés de este radionucleido radica en su uso para estudios de exposición solar, siendo uno de los más solicitados para estudios con AMS, tras el carbono 14 (14C).
La física de partículas ha revolucionado la investigación científica, y Andalucía no se ha quedado atrás. La región cuenta con el Centro Nacional de Aceleradores, el primer centro de España especializado en aceleración de partículas, impulsado por la Junta de Andalucía, el CSIC y la Universidad de Sevilla.
Situado en el parque tecnológico sevillano Cartuja 93, alberga tres aceleradores de partículas de gran proyección internacional que permiten a los científicos conocer las piezas más diminutas que constituyen la naturaleza.
Sus instalaciones están acondicionadas para desarrollar actividades en campos tan diversos como el análisis de contaminantes, la física nuclear y la medicina nuclear. El nivel de sus actividades son un claro ejemplo de la capacidad científica andaluza.
El segundo proyecto se llevará a cabo por el grupo de Física Nuclear Básica del CNA en colaboración con el Hospital Universitario Virgen Macarena de Sevilla. El montaje experimental se basa en primer lugar en la franja comercial de detectores de silicio, junto a la electrónica construida a propósito y un sistema de adquisición de datos. El objetivo del proyecto es el de estimar la sensibilidad de los detectores de Si de acuerdo con la energía depositada.
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Los atascos cuánticos ayudan a miniaturizar la electrónica del futuro
Un equipo internacional, con la participación del Centro de Física de Materiales de San Sebastián, ha analizado los últimos avances en física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión, un campo de gran interés para la miniaturización de la electrónica. Los resultados se acaban de publicar en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society.
Las partículas cuánticas que se mueven en una sola dimensión se comportan colectivamente como lo harían los coches atrapados en un atasco. Una partícula avanza si el resto también lo hace. Comprender la física de estos ‘atascos cuánticos’, que puede ayudar a desarrollar una electrónica más pequeña y potente en el futuro, es el ámbito en el que se enmarca la investigación en la que ha participado Miguel A. Cazalilla, científico del Centro de Física de Materiales (CFM, centro mixto CSIC-UPV/EHU) y del Donostia International Physics Center (DIPC).
Junto a otros cuatro autores de diversas instituciones de Europa y EE UU, Cazalilla ha publicado una revisión sobre “Bosones en una dimensión: de la materia condensada a los átomos ultrafríos” en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society. En el artículo se ofrece una visión actual del progreso en el campo de la física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión.
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Kepler y miniagujeros negros
Proponen el uso de los datos proporcionados por la misión Kepler para estudiar la existencia de miniagujeros negros.
La misión Kepler es una de las favoritas de esta web y está proporcionando una visión del Universo que nos era desconocida hace no tantos años. Se dedica al descubrimiento de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas mediante el método del transito.
Si hay suerte y la alienación es perfecta (basta observa miles de estrellas para que esto ocurra en algunos casos) el planeta eclipsará un poquito la luz de la estrella y la repetición del evento nos permite saber el tamaño y periodo orbital del planeta. Kepler observa permanentemente, en una zona específica del cielo, miles de estrellas en espera de esos tránsitos. Tránsitos que se pueden medir gracias a la exquisita fotometría del telecopio y la ausencia de perturbaciones atmosféricas.
Hay otros sistemas para detectar exoplanetas, como el de la velocidad radial por Doppler o el de las microlentes gravitatorias.
Quizás inspirados por este último método, Kim Griest y Agnieszka Cieplak de la Universidad de California en San Diego, entre otros colaboradores, proponen que se usen los datos proporcionados por este telescopio espacial para la detección de miniagujeros negros primordiales. Un estudio de este tipo confirmaría o rechazaría la posibilidad de existencia de estos objetos. Cuerpos que se habrían creado durante el Bing Bang y de masa relativamente pequeña, pero si su abundancia fuera lo suficientemente elevada podrían dar cuenta de la famosa materia oscura del Universo, porque, de momento, la propuesta de que es materia oscura está hecha de partículas elementales se está tornando cada vez más confusa.
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Hacen crecer grafeno sobre cristales de oro
Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid han desarrollado un método de crecimiento de grafeno que permite su formación sobre superficies de cristales de oro, ampliando sus posibilidades como material clave en la electrónica del futuro.
Un importante reto científico en la actualidad consiste en lograr desarrollar métodos de crecimiento de grafeno, material resistente, transparente y extremadamente flexible que promete ser fundamental en la electrónica del futuro. Uno de los métodos de crecimiento de grafeno más utilizados hasta el momento es el de la descomposición térmica de hidrocarburos sobre superficies metálicas. Sin embargo, este método no funciona correctamente sobre superficies de baja reactividad, como las de oro, donde la adsorción de los hidrocarburos es muy débil.
Recientemente, investigadores del departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) lograron desarrollar un método de crecimiento de grafeno sobre metales de baja reactividad, descrito en un artículo publicado en la revista Nano Letters.
Según el artículo, este método proporciona resultados similares a los de los métodos más tradicionales sobre superficies de cobre, al tiempo que permite, por primera vez, el crecimiento de grafeno sobre superficies de cristales de oro. Esto último, según los autores, es enormemente relevante, ya que permitirá optimizar las propiedades del contacto entre el grafeno y el oro, que es posiblemente el material más comúnmente usado para los contactos de grafeno.
El método
El nuevo método de crecimiento de grafeno consiste en la irradiación del substrato metálico con iones de etileno que son acelerados contra la superficie del metal mediante una diferencia de potencial de 500 voltios. Durante la irradiación, la superficie de la muestra se mantiene a altas temperaturas, del orden de 800 grados centígrados. Posteriormente, las superficies preparadas de este modo son caracterizadas a través de un microscopio de efecto túnel de temperatura variable, construido por los propios investigadores.
Este tipo de microscopios permite la obtención de imágenes de muestras conductoras a diferentes temperaturas con resolución atómica. En la figura se pueden observar algunas imágenes adquiridas con el microscopio sobre un área específica de una muestra de grafeno crecido sobre un substrato de oro mediante este método.
Los investigadores también aprovecharon la alta sensibilidad del microscopio para estudiar la interacción electrónica entre la capa de grafeno y la superficie de los substratos de cobre y de oro. Este tipo de estudios son de especial relevancia de cara a las posibles aplicaciones del grafeno en las que éste podría ser combinado con diferentes materiales que podrían afectar a sus propiedades.
Los resultados obtenidos revelan una débil interacción entre el grafeno y las superficies de cobre y de oro; interacción que resulta ser particularmente débil en el caso del oro, donde se ha observado que no hay una transferencia apreciable de electrones entre el grafeno y el metal. De este modo, la capa de grafeno crecida sobre un substrato de oro podría ser, hasta la fecha, el sistema grafeno-metal que presenta una menor interacción mutua.
Un material del futuro
El grafeno es un material de reciente innovación que consiste en una lámina de carbono —de un átomo de espesor— en la que los átomos se ordenan en una estructura tipo panal de abeja. Como consecuencia de esta estructura bidimensional tan particular, el grafeno presenta unas sorprendentes propiedades mecánicas y electrónicas que le convierten en un potencial candidato a ser integrado en futuros dispositivos electrónicos. De hecho, compañías como IBM y Samsung actualmente destinan grandes recursos con este objetivo, permitiendo que los avances en este campo sean ya una realidad.
A modo de ejemplo, cabe destacar el diseño de prototipos de transistores que, gracias a la alta movilidad de los electrones en grafeno, pueden operar a frecuencias de hasta 250 Ghz; o la construcción de un prototipo de pantalla táctil flexible gracias a la alta flexibilidad del material. Ambos ejemplos abren posibilidades al diseño de teléfonos móviles, o incluso ordenadores portátiles, completamente plegables y con elevadas velocidades de operación.
http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl201281m
Referencia bibliográfica:
Martinez-Galera, A. J.; Brihuega, I.; Gomez-Rodriguez, J. M. “Ethylene Irradiation: A New Route to Grow Graphene on Low Reactivity Metals”. Nano Lett.2011, 11, 3576–3580.
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La Estrategia Europea de Física de Astropartículas se actualiza en París
Las agencias europeas de financiación de la ciencia han acogido esta semana las prioridades definidas por la comunidad científica para el futuro de la Física de Astropartículas, y aceptaron las recomendaciones incluidas en la actualización de reciente publicación de la Estrategia Europea para la Física de Astropartículas. Esta actualización viene después de la primera Estrategia Europea para la Física de Astropartículas publicada en 2008, cuyo objetivo principal fue definir las infraestructuras de investigación necesarias para el desarrollo del campo, denominadas “Los siete magníficos”.
La Física de Astropartículas investiga sobre cuestiones fundamentales como la naturaleza de la materia y energía oscuras, el estudio del universo de alta energía a través de nuevos mensajeros (rayos gamma de alta energía, neutrinos, rayos cósmicos y ondas gravitacionales), y el comportamiento de las interacciones que ocurren en las energías más altas como revelan la búsqueda de la desintegración del protón y la determinación de las propiedades del neutrino.
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La Estación Espacial Internacional podrá servir como base para vuelos al espacio profundo
La Estación Espacial Internacional (ISS) podrá servir como base para preparar los futuros vuelos al espacio profundo, declaró hoy el director de Operaciones Espaciales de la NASA, Mark Polansky en el Centro de Preparación de Cosmonautas “Yuri Gagarin”.
“Hace tiempo que permanecemos en órbitas bajas y en el futuro ya se deberá dar un paso más alto. La estación orbital es un importante proyecto internacional que nos enseña que se debe volar más allá de la órbita terrestre, es decir al espacio profundo”, dijo Polansky.
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Cómo medir distancias en el Cosmos
Proponen una nueva candela estándar para medir distancias cosmológicas hasta un corrimiento al de z=4.
Nuestra especie pertenece a este planeta, a este maravilloso punto azul pálido. Somos el producto de miles de años evolución biológica y en ningún sitio nos encontraremos más cómodos que aquí. Sólo necesitamos no destruir este mundo con nuestra estulticia y egoismo. Pero soñamos con que un día podamos viajar a otros planetas y lugares del sistema solar. En un ataque de hiperoptimismo algunos incluso sueñan con que en algún momento podamos viajar a las estrellas. De momento sólo hemos visitado la Luna, cosa que hicimos hace ya más de 40 años.
Digamos que estamos anclados a esta roca esférica y desde aquí los planetas, estrellas, galaxias y una infinidad de objetos inabarcables tienen una perspectiva particular. Vamos a ver que el gran problema de la Astronomía (en este caso casi es mejor usar esta palabra que su casi sinónimo “Astrofísica”) es cómo medir distancias en un vasto Universo al que no podemos viajar. Si pudiéramos viajar por el Universo no habría problemas a la hora de medir distancias.
Si quiero medir la longitud de la mesa sobre la que escribo sólo necesito usar una cinta métrica: 150 ± 0,1 cm. Puedo usar un sistema similar para medir la longitud del lugar en el que vivo o la calle en la que está ubicada mi vivienda. Emulando a la gente de la antigüedad puedo simplemente contar los pasos que doy según voy andando para medir distancias mayores. Si el terreno es regular el error cometido no es muy grande, aunque es mucho mayor que el milímetro de error cometido al medir mi mesa.
Hace 23 siglos se disponía poco más que el conteo de pasos para medir distancias. Pero ya se habían inventado las Matemáticas y, además de la Aritmética, se disponía de la Geometría. En esa época Eratóstenes midió los pasos entre lo que es la actual Asuán en Egipto y Alejandría (u ordenó a alguien para que lo hiciera o copió el dato oficial disponible). Durante el solsticio de verano el Sol proyecta sombras verticales en Asuán a mediodía, así que los rayos del sol son verticales y, en época, Eratóstenes podía medir al ángulo relativo del Sol en Alejandría durante el solsticio de verano midiendo la sombra proyectada por un palo (usó probablemente en realidad un cuadrante solar o algo similar).
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