Por Sebastián Scigliano – En U-238 # 20 Febrero – Marzo 2016
Andrés Kreiner es uno de los físicos más destacados del país, con una vastísima trayectoria en la que logró combinar su pasión por “entender la física” con la aplicación de las técnicas de laboratorio a la resolución de problemas concretos. Entre ellos, la terapia por captura neutrónica en boro, un tratamiento contra el cáncer para el desarrolló un prototipo de acelerador de partículas, a instalarse en el Centro Atómico Constituyentes.
¿Cómo fueron sus inicios como investigador?
Yo estudié Física en la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA. Mi tesis de licenciatura la hice en 1973 bajo dirección del Dr. Mario Mariscotti en la sede central de la CNEA donde había un sincociclotrón, un acelerador de partículas circular. En 1974 ingresé a la CNEA. Me incorporé al Departamento de Física Nuclear y me fui a Alemania en el año 75. Allí hice mi doctorado en Munich, donde estuve hasta el 78. Acá ya se estaba concretando un proyecto para construir un nuevo acelerador, el Tandar (Tandem Argentino). Eso fue aprobado en la segunda mitad 70. En ese entonces la CNEA tenía un presupuesto grande y este era un proyecto importante pero chico en relación con los proyectos que manejaba la CNEA.
¿Qué lo motivó a desarrollarse en el campo nuclear?
Somos un país en el que la investigación científica tuvo siempre cierta importancia. Tengamos en cuenta que Argentina tiene tres premios Nobel en ciencia. Lamentablemente, tuvimos altibajos y se cometieron tremendos desatinos, como la Noche de los bastones largos, que contribuyeron a frustrar en buena medida el desarrollo científico y tecnológico. Pero, en particular, la CNEA, que fue creada en el año 50 por el presidente Perón, logró una continuidad en su actividad que fue sostenida en mayor o menor medida durante los años y los distintos gobiernos. De todas maneras, cuando yo entré a la CNEA no lo hice para participar en el desarrollo de tecnología nuclear. Me interesaba mucho la física y, dentro de ella, la física nuclear. Había además gente muy calificada, como Mariscotti, que habían vuelto al país después de varios años en el exterior. Una camada muy importante de científicos se había ido en el 66 o un poco después y, a principios de la década del 70 empezaron a volver. Yo tuve la suerte de tener varios de estos profesores, que venían con reconocimiento internacional, y en particular me enganché con Mariscotti. Fui docente del curso de Física Moderna que dio y ahí me propuso el trabajo para mi tesis de licenciatura.
¿Era en ese momento una opción habitual dedicarse a la física nuclear?
Sí, y a mí en particular me interesó. Había una máquina, además, lo que daba posibilidades reales de hacer física “experimental”. A mí además de eso siempre me interesó entender la física, en este caso, del núcleo atómico. Me especialicé en lo que se conoce como estructura nuclear, es decir, cómo está armado el núcleo atómico, cuáles son sus estados, sus movimientos. Me fui orientando hacia las aplicaciones de esos conocimientos, de las técnicas nucleares, muchas de ellas basadas en aceleradores.
¿Puede contar un ejemplo del pasaje de la experimentación a esa física aplicada, por llamarla de alguna manera?
Una de las primeras cosas que hicimos en ese sentido fue medir la concentración de plomo en la atmósfera de Buenos Aires. Usábamos técnicas de espectroscopía de rayos gama y rayos X. Después de las reacciones nucleares que se inducen con haces de partículas provenientes de aceleradores —los núcleos decaen emitiendo radiación de alta frecuencia, la radiación gama y la radiación X—. Los rayos X que uno ve, se llaman “característicos”. Así como los elementos químicos tienen colores característicos y uno los puede identificar a partir de los mismos y que tienen que ver con los estados energéticos de los electrones en estos átomos, los núcleos atómicos también tienen colores, que son las frecuencias de la radiación que emiten. Los rayos X son características atómicas. Cuando se bombardea una sustancia con haces de partículas, hay procesos de colisión que afectan también a los electrones, entonces uno ve radiación X característica pero del átomo, no ya del núcleo. Para nosotros era habitual ver los rayos X característicos de los elementos cuyos núcleos estábamos estudiando. Se sabía que en las grandes ciudades había problemas de contaminación con plomo, por las naftas. Lo que hicimos fue filtrar volúmenes conocidos de aire, a través de unas membranas con poros muy pequeños, capaces de retener el material particulado, que era el que tenía plomo. Lo que quedaba en el filtro lo irradiábamos con el haz de partículas del Tandar y se emitían los rayos X. Un análisis cuantitativo de eso permitía inferir la concentración de plomo en la atmósfera en diferentes zonas de la capital y del GBA. Se determinó que en lugares de alto transito la concentración estaba muy por encima de los limites aceptados internacionalmente.
En ese camino de la física aplicada llegó a la medicina. ¿Cuál es su aporte en este campo?
Los haces de partículas se pueden usar de diferentes maneras para curar distintos tipos de tumores. Hay una modalidad que utiliza haces de partículas cargadas directamente para atacar tumores. Se llama terapia de haces ionicos o protonterapia cuando se utilizan protones. Esto es muy similar a la radiación tradicional, que utiliza radiación gama, pero se utilizan en este caso haces de partículas cargadas pesadas, que tienen muchas ventajas frente a la radiación gama. La radiación gama se atenúa exponencialmente, desde la superficie hacia el interior. Si hay un tumor en el interior, la radiación gama va a depositar más energía donde no hay tumor. Los haces de partículas cargadas pesadas tiene la ventaja que cuando entran en materia, como entran muy rápido, dejan poca energía y experimentan un pico al final de su trayectoria, donde está el tumor. Además, se puede graduar fácilmente su energía, con lo cual se gradúa la profundidad de su penetración. Yo me empecé a interesar por esas cosas.
¿Cuál es la diferencia entre esta técnica y la está desarrollando usted ahora?
Esta técnica sirve para cuando los tumores están bien localizados, bien delimitados geométricamente. Pero cuando el tumor es difuso e infiltrante, esta técnica no sirve más. Para esos casos hay una técnica que está en desarrollo hace bastante tiempo a nivel internacional, pero que es mucho más compleja. Se llama terapia por captura neutrónica en boro. Tiene dos pasos: primero, hay que cargar selectivamente un tumor con un compuesto químico que tiene boro en su estructura. El boro 10 es lo que se llama un capturador neutrónico. Cuando pasan neutrones cerca su núcleo, los “captura”. Lo que sucede es que el boro 10 captura el neutrón y se produce una reacción nuclear, que genera un estado excitado de boro 11 que se rompe en dos fragmentos, una partícula alfa y un litio 7. Esos dos fragmentos tienen mucha energía, pero su rango es del orden del tamaño de la célula. Es decir, que la energía que se libera en esas microexplosiones queda confinada dentro de la célula. Si se logra dopar selectivamente las células cancerosas, el efecto va a ser selectivo sobre el cáncer minimizando el daño al tejido sano.
Los neutrones buscan el boro, digamos.
El boro se localiza en las células cancerosas y cuando se irradia con neutrones y pasan cerca de las células con boro se produce la reacción que daña el ADN de las células y las destruye de una manera irreversible, justamente porque los dos fragmentos que se forman son altamente ionizantes. El daño que le producen a la molécula de ADN hace que rompa las dos ramas de la hélice, con lo que no hay posibilidad de reparación; la radiación gama en cambio rompe sólo una de las hélices, con lo que la otra puede darle a la rota la información y repararla. La eficacia biológica relativa de los fragmentos del boro 10 es mucho mayor.
¿Cómo se consigue que el boro se aloje en las células cancerígenas?
Esto es un gran desafío, pero que no tiene que ver con nuestra especialidad, que es la de construir un acelerador capaz de producir neutrones y luego darle a esos neutrones la energía necesaria. Es una tarea para químicos y biólogos moleculares. Las células tumorales tienen un metabolismo diferente del de células normales y se aprovecha esa diferencia para identificarlas y ofrecerles una sustancia que se incorpora diferencialmente en unas y en otras. Nuestro trabajo es generar y luego irradiar con los neutrones. Estamos detrás de producir un acelerador de baja energía, porque estas son reacciones que se producen a baja energía, y el secreto está en la intensidad de la corriente del acelerador (entre mil y diez mil veces mas grande que la del Tandar). En particular, nosotros estudiamos una reacción nuclear no considerada hasta ahora para esta terapia que consiste en bombardear deuterones sobre berilio, que es productora de neutrones muy prolífica que ocurre a energías muy bajas. El desafío es construir un acelerador de suficiente potencia, que produzca la suficiente cantidad de neutrones como para que se pueda llevar a cabo este tratamiento en un tiempo estimado de una hora o en dos sesiones de una hora cada una.
¿Hay experiencias ya en el mundo?
Sí, en varios países. El más avanzado en esto es Japón, que producto de las dos explosiones nucleares que sufrió, le prestó mucha atención al cáncer y a las terapias médicas basadas en las radiaciones ionizantes. Allí se han hecho tratamientos, casi todos con reactores, lo que tiene muchas restricciones, porque llevar un paciente a un reactor es complicado. Ahora están tratando de desarrollar un acelerador, como nosotros y algunos otros países. También hubo experiencias muy positivas en tratamientos con reactores en Finlandia. Tambien en nuestro país hay un programa exitoso de investigación clínica basado en reactores existentes en CNEA. Con aceleradores hay sí una única experiencia en Japón, pero con un acelerador que no fue diseñado específicamente para ese fin, que es de muchísima energía y produce muchísima radiación de fondo. Fueron criticados mucho por eso, pero a toda costa querían ser los primeros. El nuestro apunta a ser un acelerador con la energía más baja posible, para producir la menor cantidad de radiación. Estamos hace unos años y ya tenemos un prototipo de acelerador de menor porte que el definitivo funcionando, desarrollado íntegramente en nuestro país. Ahora lo vamos a terminar de desarrollar e instalar acá, en el Centro Atómico Constituyentes, con la idea de implementar también un centro clínico para tratamientos. Después, eventualmente, generalizarlo.
La idea sería equipar hospitales.
Sí, equipar hospitales especializados en cáncer con estos aceleradores, para que estén en un ambiente médico específico disponibles las 24 horas del día.
¿En cuánto podría ser viable esto en nuestro país?
Depende del ritmo de inversión. Por un lado, hay que avanzar con la construcción del laboratorio, con las condiciones apropiadas para albergar un acelerador. Ya están los fondos para la primera etapa, la estructura de hormigón armado que provee el blindaje. Si hay dinero, la segunda etapa podría completarse a fines de este año o a principios del que viene. Una vez que esté, hay que trasladar el acelerador y montarlo hasta su versión definitiva. Si en 2016 tenemos terminado el laboratorio, en 2017 podemos tener esa máquina funcionando. Una vez que eso está, se podrían comenzar a hacer ensayos clínicos sobre pacientes.
¿Ve viables esos plazos?
En estos últimos años la CNEA tuvo mucho apoyo. Nosotros lo tuvimos para desarrollar esta tecnología, que es complementaria de los reactores, con la ventaja de que es más sencilla. La CNEA, en mi opinión, tiene que tener una línea de desarrollo de esta tecnología, que es lo que ha ocurrido en estos años. La aspiración es que continúe. Hay que esperar un poco para ver si siguen las líneas de financiamiento que hubo hasta ahora. Vamos a tratar de impulsar que esto siga, mostrando qué es lo que hicimos y qué es lo que se puede seguir haciendo.
