Tesis

La Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT, por sus siglas en inglés), es una terapia "binaria", actualmente en desarrollo a nivel internacional, para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer muy resistentes a las radioterapias convencionales y para patologías para las cuales hoy en día solo existen tratamientos paliativos, de baja o nula efectividad o mutilantes, como tumores de grado alto del sistema nerviosos central, melanomas de diversos tipos y tumores de cabeza y cuello. La terapia consiste de dos etapas. En la primera etapa, se suministra al paciente un compuesto portador de ¹⁰B, isótopo estable que tiene una muy alta sección eficaz de captura de neutrones térmicos. Este compuesto se concentra preferentemente en las células tumorales. En una segunda etapa, se irradia al paciente con un haz de neutrones con energía apropiada según la profundidad del tumor a tratar. De esta forma, el capturador sufre la reacción nuclear ¹⁰B(n,a)⁷Li que ocurre en las células donde se ha concentrado el agente portador, emitiendo radiación muy energética y localizada (una partícula a y un ion de ⁷Li, con energías próximas al MeV, cuyos rangos son del orden del diámetro celular). Debido a la selectividad del compuesto portador, el daño se produce en las células tumorales (o en su entorno inmediato), sin producir daño significativo en las células normales. Un aspecto muy importante para el éxito de la terapia es poder contar con fuentes de neutrones suficientemente intensas (del orden de 10⁹ neutrones/s cm²) y de la energía apropiada de acuerdo a la profundidad del tumor a tratar. Para tumores superficiales se requieren haces “térmicos” (<0.5 eV), mientras que para tumores profundos el haz de neutrones debe ser “epitérmico” (~10 keV). En la actualidad los reactores nucleares son las únicas fuentes de neutrones que se han implementado, tanto para I+D como para ensayos clínicos. Sin embargo existe un importante consenso en la comunidad científica de BNCT sobre la importancia de desarrollar fuentes de neutrones basadas en aceleradores de partículas. Por un lado, porque mediante reacciones nucleares apropiadas es posible generar haces de neutrones mucho más blandos que el espectro de neutrones de fisión de un reactor. Esto permite producir más fácilmente el haz epitérmico requerido, y por ende lograr una mayor calidad terapéutica. Por otra parte, pero no menos importante, por el mucho menor costo y complejidad un acelerador frente un reactor; y fundamentalmente porque un acelerador de partículas es instalable en un hospital (lo cual no es admisible para un reactor nuclear). Una de las reacciones de uso potencial en BNCT es la reacción 9Be(d,n)10B, cuya factibilidad se estudia en esta tesis. Si bien la reacción 7Li(p,n)7Be es la elegida para BNCT, la alternativa que se estudia aquí tiene ciertas ventajas en lo que concierne a su implementación práctica, fundamentalmente debido a las muy superiores propiedades termomecánicas del Be frente al Li y a la ausencia de radiactividad residual. Esta reacción, aunque no es óptima desde el punto de vista neutrónico, tiene la particularidad de que mediante la adecuada elección del espesor del blanco y la energía de bombardeo es posible eliminar buena parte de los neutrones más energéticos, lo cual contribuye significativamente a ablandar el espectro neutrónico. El estudio que se presenta aquí tiene por objetivo estudiar la posibilidad de generar, mediante la reacción 9Be(d,n)10B, haces de neutrones epitérmicos apropiados para el tratamiento de tumores profundos mediante BNCT. Como modelo de tumor profundo se consideró un tumor cerebral. Mediante simulaciones del transporte neutrónico y fotónico por Monte Carlo, se han evaluado las dosis en tejido sano y tumoral que se obtendrían utilizando blancos delgados (hasta ~8 micrones) y una corriente de 30 mA de deuterones con energías entre 1.2 y 1.45 MeV. Con el fin de obtener el mejor haz epitérmico posible se optimizó computacionalmente el sistema de conformación de flujos neutrónicos. Se ha encontrado posible entregar, en 1 h de tratamiento, dosis máximas de alrededor de 50 Gy-Eq en tumor manteniendo las dosis en los tejidos normales dentro de los límites tolerables establecidos en los protocolos clínicos. Palabras clave: BNCT – 9Be(d,n)10B – Fuentes de Neutrones Epitérmicos – Sistema de Conformación de Flujos Neutrónicos –Dosimetría Computacional –MCNP. "