En todos los procedimientos se envuelve el uso de material radioactivo, elementos peligrosos siempre presentes como es el caso de los gases comprimidos, reactivos químicos, y alto voltaje. La seguridad personal en las instalaciones debe consultarse en la información local, estatal, federal y las regulaciones internacionales. Es importante intentar proveer una detallada descripción de las prácticas de seguridad en el laboratorio, y en aspectos concernientes a la operación del ciclotrón.
Se recomienda que las modificaciones de mantenimiento y reparación del ciclotrón y sus accesorios se han realizados solo por personal calificado. Esto incluye el manejo de partes de las líneas del haz del ciclotrón y componentes relacionados, los cuales se convierten radiactivos debido a la irradiación directa del protón o bien debido a la activación de neutrones. El manejo de otros materiales, ajuste de la síntesis química procedimientos y monitoreo de los niveles de radiación y las emisiones es responsabilidad del personal de las instalaciones donde se encuentre el ciclotrón. El personal debe estar calificado, certificado y entrenado de acuerdo con las regulaciones estatales, federales e internacionales.
Seguridad radiológica
Normalmente las guías de radio-protección se publican por medio de comités nacionales e internacionales. Todo el personal que trabaje cerca del ciclotrón, debe contar con un dosímetro.
Ver Manual genérico para la instalación de un ciclotrón, en la sección de publicaciones, catálogos.
Origen de la radiación del ciclotrón
Existen diferentes tipos de ciclotrones, normalmente en los más usados en la PET existen cuatro orígenes principales donde la radiación es generada cuando se opera el ciclotrón:
1. Radiación puntual
La radiación puntual es generada a partir de las reacciones nucleares en el blanco, las cuales solo ocurren durante el bombardeo de protones. La exposición exterior de radiación del blindaje se debe principalmente a la emisión de rayos gamma. A pesar de que los niveles de la radiación puntual del acelerador en el cuarto del ciclotrón concuerdan con los límites del personal calificado, la puerta del cuarto debe permanecer cerrada para prevenir la casual entrada de personal no autorizado. El cuarto del ciclotrón debe considerarse como área controlada.
La actividad del fondo residual en aceleradores de 9 MeV o bien 11 MeV normalmente es baja. El ciclotrón puede operar sin una excesiva carga de radiación sobre el personal del ciclotrón. La radiación residual producida con el bombardeo directo de los componentes del ciclotrón, así como colimadores, se presenta insignificante debido a la elección apropiada de los materiales en la línea del haz. La radiación residual neutrón-inducida en el acelerador y en el blindaje se manifiesta difusa, con bajos niveles de fondo. La radiación residual producida con la irradiación directa del protón de los componentes del blanco, láminas, etc., puede por otro lado ser peligroso. Solo el personal de servicio entrenado y autorizado y el personal de mantenimiento pueden permitir trabajar sobre estas partes después de transcurrir un tiempo apropiado del decaimiento de isótopos de vida media corta.
3. Activación neutrón-inducida
Los neutrones son producidos en los blancos así como un inevitable bi-producto de las reacciones nucleares que producen los radioisótopos. Los neutrones también son producidos, aunque en menos grado, a partir de la reacción del haz neutral sobre el desconcertado haz neutral. El efecto de la activación neutrónica es difuso, de bajo nivel, lecturas de fondo de radiación bajas o con pocos mR/hora, las cuales ocurren principalmente alrededor de los blancos. Los niveles son generalmente pequeños en comparación con la activación primaria protón-inducida dentro de los mismos blancos. Una innovación importante en el diseño del blindaje de los ciclotrones es el uso de polietileno y carburo de boro forrado con concreto. El hidrogeno contenido en este material es alto (aproximadamente 90% del agua por volumen), resultando es una alta dosis de atenuación para neutrones.
4. Riesgos en el material usado como blanco
En contraste con los niveles bajos de activación dentro del ciclotrón, la actividad residual en el blanco puede ser bastante alta. Esto es debido al material del blanco irradiado y a la activación protónica de las láminas y cuerpo del blanco. Por esta razón, el uso de la precaución extrema cuando se trabaja en estos componentes después de la irradiación.
Áreas de posible exposición con radiación. 1. Exposición con radiación ionizante mientras se producen los radioisótopos.
El operador del ciclotrón se expone a la radiación ionizante así como al inherente bi-producto en el proceso de producción. Los operadores esperan entrenarse lo suficiente de acuerdo a las prácticas internacionales de seguridad radiológica. Los ciclotrones de 9 y 11 MeV están blindados adecuadamente en la parte de arriba y a los lados, confirmando esto con las medidas de validación del diseño. Los niveles de exposición están por debajo de lo permitido. Los operadores y miembros del centro están protegidos de las imprevistas exposiciones debido a la distancia de separación. La seguridad antes de la producción de actividad se previene cuando los blindajes están abiertos. Los operadores no deben abrir los blindajes y dar servicio, a menos que tengan un entrenamiento apropiado para minimizar la exposición.
2. Exposición con radiación ionizante durante el manejo de productos radioquímicos del equipo.
El manejo de productos radioquímicos expuestos a la radiación ionizante así como al inherente bi-producto del proceso. La compañía proveedora del ciclotrón debe entrenar lo suficiente a los operadores de acuerdo a las prácticas internacionales de seguridad radiológica. Se recomienda que sea instalada un área de monitores para estipular adecuadamente la precaución de la exposición no planeada.
3. Exposición con radiación ionizante de los componentes activos.
El ingeniero de servicio puede exponerse a la radiación ionizante así como al bi-producto de activación de algunos componentes del acelerador. La compañía proveedora del ciclotrón debe entrenar lo suficiente al ingeniero de servicio de acuerdo a las prácticas internacionales de seguridad radiológica. Los componentes del equipo están seleccionados y diseñados para minimizar la activación (Por ejemplo: los extractores y colimadores son regularmente de grafito, el haz neutral de Tantalio).
4. Ruptura en la línea de transferencia liberadora del radioisótopo.
La compañía proveedora del ciclotrón espera que el usuario establezca una adecuada licencia de materiales y sea entrenado de acuerdo a lo estipulado a las prácticas internacionales de seguridad radiológica. Se recomienda que sea instalada un área de monitores para estipular adecuadamente la precaución a la exposición no planeada.
5. Equipo de monitoreo.
El equipo de monitoreo de exposición personal no es suministrado por la compañía que provee el ciclotrón. Debido a esto pueden instalarse en el cuarto del ciclotrón los aparatos en sus adecuados puntos de control, alarmas de audio y visuales apropiadas.
6. Derrames.
Las líneas de transferencia usadas en el interior con especificaciones conocidas minimizan la probabilidad de ruptura. Algunas rupturas de las líneas de gas dentro del ciclotrón pueden liberar productos gaseosos que pueden evacuarse a través de chimeneas diseñadas para la circulación de aire y el sistema de presión. Las rupturas de las líneas de transferencia de líquidos en el interior del ciclotrón resultarán en residuos activos dentro del blindaje. La vida media de todos los productos del ciclotrón es breve (menos de dos horas). La compañía proveedora del ciclotrón espera que el usuario establezca una adecuada licencia de materiales y sea entrenado de acuerdo a lo estipulado a las prácticas internacionales de seguridad radiológica.
Proceso de producción de blancos, caracteristicas físicas, químicas
Proceso de producción de H2O18.
La producción del agua enriquecida con el isótopo O18 se realiza por medio de una destilación fraccionada. Aplicando una ligera diferencia de presión vapor de las formas isotópicas de agua. La abundancia natural del isótopo O18 es de 0.2039 % átomos, los dos isótopos restantes O16 99.759 % átomos y el O17 0.0374 % átomos.
La destilación fraccionada se realiza por medio de una serie de columnas de destilación, llenada cada una con un empaque especial, con polvo de alta separación. El enriquecimiento se realiza en etapas.
Después de la destilación, se enriquece el agua con óxido de deuterio, una etapa de normalización toma lugar, donde el agua es electrolizada y nos da como resultado O18 gas que es reactivado con hidrogeno grado electrónico para re-formar un tipo de agua de alta calidad.
A continuación en lo que respecta al agua de 97 % átomos, prevista en su mayor parte para PET, para finalizar el proceso se incrementa un proceso de purificación combinado con una ultra-filtración, destilación y esterilización de calor, en un medio controlado para producir un agua libre de pirógenos y estéril.
Cada producción propiamente etiquetada después del proceso se trata con una resina de intercambio iónico. La producción se destila para remover impurezas volátiles y se esteriliza con un filtro de 0.22 micras. El procedimiento completo es realizado en una campana de flujo laminar clase 100 bajo atmósfera de argón.
La producción final de agua enriquecida se coloca en viales previamente esterilizados los cuales son sellados en otra área a 121 °C. Cada vial es marcado y empacado propiamente.
El control de calidad. Rutinariamente se hacen pruebas a cada uno de los parámetros críticos del agua enriquecida O18. La calidad de cada producción final de agua enriquecida se determina antes de liberarla.
Tres pruebas son las más importantes en el control de calidad:
1. Determinación de la composición isotópica 2. Determinación de las impurezas químicas incluyendo conductividad y pH. 3. Determinación de esterilidad y pirógenos
Además durante el proceso de fraccionamiento se determina la composición isotópica, contenido de tritio, deuterio.
El agua enriquecida se ajusta a los niveles de pruebas para composición e impurezas. La pre-esterilización de viales se realiza en condiciones asépticas y en un cuarto limpio con campana de flujo laminar. El producto final es probado para confirmar su esterilidad, no pirogenicidad, y la estabilidad bacteriológica.
Para la determinación isotópica una muestra de agua enriquecida se introduce en pequeños viales de vidrio para celdas de electrolisis, donde es separado en gases de oxigeno e hidrogeno. Después se analiza el oxigeno por un espectrómetro de masas. En un análisis típico cinco picos son medidos en un rango de 32 a 36, de los cuales se calcula su composición. La composición del deuterio se realiza con IR y la del tritio con analizador de centelleo líquido.
Las impurezas químicas, pH y conductividad son determinadas usando un procedimiento estándar analítico: Por medio de cromatografía iónica, usando un detector de conductividad. Se analizan los aniones (Br-, Cl-, F-, NO3-, SO4-2, PO4-3). Se toman 100 microlitros de muestra para analizar en el ión cromatografico, todos los iones son detectados en picos consecutivos. Se evalúan concentraciones.
Por análisis espectrometrico el amonía en agua es convertido en una secuencia de reacción por el complejo azul indofenol. Muestras de 1 ml de agua son mezcladas con dos soluciones (fenol + nitroprusia de sodio y hipoclorito de sodio + hidróxido de sodio) los reactivos se dejan reaccionar por 30 minutos a temperatura ambiente. La concentración del complejo, equivale al de amonía en la muestra, se determina espectrofotometricamente a 636 nm. Se puede calibrar con soluciones estándares de sulfato de amonía.
La determinación de otros cationes (Fe+2, Cu+2, Zn+2, Mg+2, Ca+2) se realiza por medio del plasma óptico ICP, alcanzando altas temperaturas (7000 – 8000 °K). El ICP es usado para excitar átomos por espectroscopia de emisión atómica, así como instrumento de ionización atómica por espectrometría de masas. Los cationes alcalinos (K+, Na+) se determinan por espectroscopia de absorción atómica. El total de carbones orgánicos se determinan por cromatografía gaseosa. El pH con pHmetro. Conductividad con el conductimetro. La esterilidad y no-pirogenicidad la determina un laboratorio independiente, usando pruebas de LAL para detectar endotoxinas. La esterilidad es aprobada por medio de pruebas conducidas por los requerimientos de la USP XXVI en el uso del medio tioglicolato USP y el medio digestivo caseína de soya para asegurarnos de ausencia de contaminación microbiológica.
Laboratorios que producen agua enriquecida H2O18 para PET:
CICLOTRÓN
