Otras aplicaciones de la radiación gamma en el ININ

Otras aplicaciones de la radiación
gamma en el ININ
Banco de Tejidos Radioesterilizados
El poder de esterilización de la radiación
gamma permite aplicarla a tejidos biológicos
lo que representa una importante alternativa
terapéutica: las lesiones en la piel ocasionadas
por quemaduras, úlceras crónicas y otras
alteraciones frecuentes, hoy se pueden atender
satisfactoriamente por medio de los apósitos
procesados en el Banco de Tejidos
Radioesterilizados (BTR) del Instituto Nacional
de Investigaciones Nucleares (ININ): amnios,
piel de cerdo y piel humana.
Fachada del Banco de Tejidos
Radioesterilizados
Procesamiento de los tejidos en el
BTR
Un banco de tejidos es el establecimiento
donde son colectados, procesados, almacenados
y distribuidos tejidos para uso clínico. Los
tejidos procesados en el BTR se obtienen a
partir de materia prima simple, de costo bajo,
que puede ser obtenida en el país y que no
requiere instrumentos de alta especialziación.
Al tratar con estos tejidos a un paciente con
pérdida cutánea se disminuye la inflamación,
el dolor y la pérdida de líquidos además de
que se reduce significativamente la posibilidad
de contraer una infección, el uso de
medicamentos, los días de hospitalización y la
restricción de movilidad, permitiendo incluso
el tratamiento ambulatorio.
Los tejidos que produce el BTR no son un
injerto, sino que se colocan sobre las heridas
de manera similar a una venda, por lo que
reciben el nombre de apósitos. Una de las
opciones para producir los apósitos son los
amnios, que es el tejido que cubre al bebé en
el vientre materno, obtenido después del parto
separándolo del resto de la placenta. Los
amnios son donados por futuras madres
elegidas tras un escrutinio minucioso. Deben
ser pacientes sanas, con gestación a término,
sin sufrimiento fetal, sin haber cursado
enfermedades infecciosas, degenerativas u
otras, con resultados serológicos negativos para
virus de inmunodeficiencia humana (VIH 1 y
2), hepatitis B, hepatitis C y sífilis.
Después de estas pruebas, los tejidos reciben
una limpieza preliminar en el hospital y se
trasladan al ININ en envases estériles a
temperatura de refrigeración. Ya en el BTR se
lleva a cabo un procedimiento minucioso que
incluye verificación de documentos, lavado,
secado al aire y control microbiológico para
determinar la carga microbiana inicial y
calcular dosis de esterilización.
Posteriormente, el tejido se empaca al vacío,
se etiqueta y se esteriliza con radiación
gamma de cobalto-60 en la Planta de
Irradiación Gamma del Instituto. Ya irradiados,
se realizan pruebas de esterilidad y se
almacenan a temperatura ambiente, en espera
de resultados serológicos negativos practicados
a las donadoras 6 meses después, para
confirmar que no existe ningún agente
infeccioso que pudiera transmitirse de donador
a receptor. Si este es el caso, los tejidos son
liberados para su distribución y aplicación
clínica. Todas las etapas se llevan a cabo bajo
un control de calidad riguroso bajo la
certificación ISO 9001:2008.
En la instalación del BTR ha resultado
fundamental el apoyo del Organismo
Internacional de Energía Atómica (OIEA) que,
a través de su programa de Radiación y Bancos
de Tejidos, ha promovido el establecimiento
y/o actualización de bancos de tejidos que
usan la radiación ionizante, como la radiación
gamma del cobalto-60, para esterilizar tejidos
biológicos.
Mejoramiento de pseudocereales
La radiación gamma también puede aplicarse
para el mejoramiento de ciertas características
de cultivos con alto valor nutrimental. Este es
el caso de los llamados pseudocereales como
la quinua y el amaranto.
Se denominan pseudocereales porque sus
semillas son como las de los cereales, ricas
en materiales harinosos y aptos para la
panificación, pero pertenecen a las
dicotiledóneas, es decir, plantas con hojas
embrionarias o cotiledones en sus semillas;
son distintas a las monocotiledoneas
gramíneas (llamadas cereales verdaderos)
como el arroz, el sorgo, el maíz y el trigo. Otra
ventaja de los pseudocereales es que crecen
de forma rústica y son adaptables a varios
ambientes adversos como bajas temperaturas,
alta salinidad y sequías.
No obstante sus ventajas, la quinua y otros
pseudocereales como el huauzontle en su
forma natural no son atractivos para el paladar
humano por tener un sabor similar al jabón.
Esto se debe a su alto contenido de saponinas
que son compuestos naturales (glicósidos) en
forma de cristales que se encuentran pegados
a la cubierta de la quinua.
Para lograr cambios en los cultivos y que
presenten características más favorables
existen técnicas como la mutagénesis por
radiación. Un aspecto que debe destacarse
es que en la naturaleza se dan miles de
mutaciones diariamente provocadas de forma
natural
por
diversos
factores.
Probabilísticamente, puede darse una
mutación natural en un millón, mientras que
aplicando la técnica de la mutagénesis se
incrementa la probabilidad a una mutación
en diez mil.
Antes de irradiar las semillas fueron
necesarios estudios de radiosensibilidad, con
el propósito de determinar la dosis óptima a
la que se debería exponer la quinua. Una
vez establecida (entre 200 y 250 grays) y en
virtud de que las mutaciones se dan en forma
aleatoria, se irradiaron las semillas a varias
dosis para lograr alguna o algunas de las
variaciones deseadas.
En el Gammacell 220, uno de los irradiadores
experimentales del ININ, se irradiaron 200
gramos de quinua por cada dosis (en un
gramo hay entre 200 y 300 semillas) lo que
implicó irradiar más de 40 mil semillas por
dosis. Por su alta capacidad de penetración,
además del efecto directo de la radiación
gamma sobre el ADN, se generan radicales
libres que son altamente reactivos y que al
interaccionar con el ADN pueden producir
mutaciones.
Las semillas irradiadas se plantaron y se
seleccionaron aquellas plantas que
presentaron ausencia de saponinas,
rendimiento y resistencia a condiciones
adversas. Cada año, se hace la siembra bajo
un diseño experimental que incluye un testigo
no irradiado y tres repeticiones, para confirmar
estabilidad de los caracteres. Otras plantas se
seleccionaron para volverse a irradiar, pues se
observó que con irradiación recurrente, se
reducía el contenido de saponinas.
Para obtener dos generaciones de quinua por
año en vez de la que se da de manera natural,
se instaló un invernadero en el Departamento
de Biología del propio Instituto. Actualmente
en el ININ se cuenta ya con mutantes de bajo
contenido de saponinas, además de que las
plantas cumplen con otras cualidades, para lo
que se evalúan la altura de planta, la longitud
y el diámetro de panoja (sitio donde tiene la
semilla), el número de ramas, el número de
entrenudos (espacios entre rama y rama), el
diámetro de tallo y el rendimiento (que dé
suficientes semillas). Con base en estas
cualidades se han caracterizado unos 15
materiales o líneas que cumplen con ellas.
El Colegio de Posgraduados de Chapingo inició
un programa de mejoramiento de semillas de
pseudocereales por métodos convencionales,
como la selección. De ellas, 15 fueron
proporcionadas al ININ para complementar
este proyecto.
Envejecimiento por radiación en la
calificación de equipo
La calificación de equipo es un requisito
regulatorio en centrales nucleares. Permite
verificar el diseño y fabricación de los equipos
y demostrar su capacidad funcional bajo las
condiciones ambientales y operacionales en
que se encuentra la instalación, mediante
Planta de chía
Tamales elaborados con chía
pruebas, análisis, o ambos. Se consideran
aquellas condiciones severas que resulten de
un accidente base de diseño postulado (DBA,
Design Basis Accident), que generaría
ambientes de alta temperatura y presión, vapor
húmedo y radiación. La calificación debe
demostrar la capacidad del equipo durante su
vida instalada y determinar la degradación
potencial de sus partes envejecidas por las
condiciones ambientales y de servicio normal,
denominada vida calificada. Asimismo, deberá
evaluarse su actuación operacional, si se
presentara un DBA, al término de su vida
calificada.
Los principales parámetros de esfuerzo o
estresores que provocan el envejecimiento de
los equipos eléctricos y mecánicos son la
temperatura, la radiación, la humedad, presión,
vapor, soluciones de aspersión (spray), vibración
y los ciclos operacionales (eléctricos/
mecánicos).
Dos aspectos de la colocación de
un transmisor de nivel instalado
en la cámara de exposición del
Irradiador JS-6500
En una planta nuclear existen cuatro tipos de
radiación: alfa, beta, gamma y neutrones que
provienen, principalmente, de los productos de
fisión contenidos en el reactor. Por su poder
de penetración y la ubicación de los equipos,
la radiación gamma es la de mayor interés
para la calificación de equipo. En términos
generales, la radiación nuclear (como la
gamma) provoca cambios en la estructura
atómica y molecular de los materiales. Parte
de la energía absorbida a través de la radiación
se convierte en calor (por la interacción con
los
electrones)
incrementando
el
envejecimiento térmico del material.
Para determinar los efectos de la radiación
sobre los componentes no metálicos (plásticos,
elastómeros, polímeros, cerámicos y otros) de
los equipos de una central nuclear se requiere
determinar el impacto acumulativo durante
largos períodos de servicio en condiciones
normales, que pueden ser hasta de 40 años y,
adicionalmente, probar el impacto provocado
por la dosis de radiación generada durante un
accidente base de diseño. En calificación de
equipo, para la mayoría de los compuestos
no metálicos se considera la premisa «igual
dosis produce igual daño» sin considerar la
rapidez de dosis, ya que los experimentos
realizados en diferentes materiales indican que
los efectos de la radiación dependen
principalmente de la cantidad de dosis
absorbida por el material y, de manera
secundaria, de la rapidez de dosis y tipo de
radiación.
La dosis de radiación aplicada para simular
el envejecimiento acelerado está basada en
la dosis estimada en condiciones de servicio
y la vida calificada esperada. Se requiere
envejecimiento por radiación si se determina
que la dosis por radiación durante condiciones
normales de servicio excede el umbral de
daño. El umbral de daño por radiación se
refiere a la dosis más baja en la que se
genera un cambio significativo en las
propiedades físicas del material de los
componentes de los equipos.
La calificación evalúa los efectos del
envejecimiento simulándolos experimentalmente, o bien, manejándolos por análisis,
por experiencia o con resultados del
mantenimiento. La evaluación requiere de la
comprensión total del diseño del equipo, de
su construcción, operación y función. Las
partes y los materiales constituyentes son
identificados, junto con las propiedades de
materiales relacionadas con el envejecimiento.
La prueba de radiación para el proceso de
calificación, se efectúa en irradiadores gamma
con fuentes de cobalto-60. En el proceso de
calificación que se realiza en el ININ, la
exposición a la radiación se efectúa en el
irradiador gamma JS-6500 (con fuente de
cobalto-60) en donde se cubre el requisito de
generar un ambiente mezclado de radiaciones
beta y gamma.