Ottantatre anni dopo il brevetto del ciclotrone per la prima volta, la scienza sta dando uno sguardo nuovo al generatore di atomo come potenziale produttore dell'isotopo radioattivo che aiuta i medici a diagnosticare milioni di pazienti in tutto il mondo ogni anno.
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Il ciclotrone fu brevettato in questo giorno nel 1934 da Ernest Lawrence, professore all'Università della California a Berkeley. Il fisico portò a casa un premio Nobel del 1939 per la sua invenzione, il cui più grande significato nelle parole del comitato Nobel era nella "produzione di sostanze artificialmente radioattive".
"Il primo ciclotrone di Lawrence, tutto di 4 pollici di diametro, era abbastanza piccolo da tenere in una mano", scrive la Science & Technology Review . "Questo minuscolo apparato di ottone e ceralacca, che è costato circa $ 25 per costruire, ha accelerato con successo ioni molecolari di idrogeno a 80.000 volt."
La revisione è esaurita dal Lawrence Livermore National Laboratory. Il laboratorio fu nominato in onore della prestigiosa carriera di Lawrence, che si sviluppò principalmente nell'età d'oro della fisica delle particelle che il lavoro di Lawrence contribuì a inaugurare.
In questo clima, gli esperimenti con il ciclotrone hanno rapidamente aiutato gli scienziati a scoprire molti dei radioisotopi usati oggi nella medicina nucleare, incluso il tecnezio-99, comunemente chiamato il "cavallo di battaglia della medicina nucleare" a causa di quanti posti è usato. Un medico inietta una piccola quantità di isotopo radioattivo nel corpo di un paziente. L'isotopo viene assorbito dal corpo del paziente e quindi raccolto dagli scanner che rilevano le radiazioni. In questo modo, il tecnezio-99 può essere usato per vedere all'interno del corpo delle persone procedure da stress test cardiaci a scansioni ossee. La sua breve emivita (solo sei ore) significa che scompare rapidamente dal corpo.
Ma per il resto del ventesimo secolo, gli isotopi prodotti per la prima volta utilizzando il semplice ciclotrone sono stati realizzati in reattori nucleari alimentati a uranio. Tutto ciò ha iniziato a cambiare alla fine degli anni 2000, quando i reattori che invecchiavano che producevano tecnezio-99 hanno avuto problemi tecnici e la fornitura medica globale di uno strumento diagnostico essenziale è stata minacciata. Il direttore di uno di quei reattori disse a Richard Van Noorden per Nature che era "l'equivalente isotopico di un blackout elettrico".
Molti ospedali hanno finito il tecnezio-99 per settimane, scrisse Van Noorden. Ed era solo la prima volta. "L'incidente ha reso dolorosamente chiaro che la catena di approvvigionamento di isotopi medici del mondo era pericolosamente fragile, basandosi fortemente su circa quattro reattori sovvenzionati dal governo costruiti negli anni '50 e '60", ha scritto. E ora che l'unico reattore produttore di isotopi del Nord America ha interrotto la produzione, l'offerta è più minacciata che mai.
Durante questa crisi in corso, alcuni hanno proposto una soluzione che prevedeva il ritorno all'inizio: il ciclotrone. Una soluzione è emersa in Canada, il cui reattore Chalk River è uno dei principali produttori globali di tecnezio-99. I ricercatori di tutto il paese hanno collaborato a progetti pilota utilizzando ciclotroni locali per produrre gli isotopi medici che venivano prodotti centralmente nel reattore, ma la tecnologia per produrre gli isotopi in quantità sufficienti per la comunità medica non è ancora completamente pronta.
Alcuni ospedali in tutto il mondo attualmente hanno ciclotroni medici, ma svolgono altri compiti in medicina nucleare e non possono produrre tecnezio-99.
TRIUMF, il laboratorio dell'Università della British Columbia che guida la carica, sostiene sul suo sito Web che l'innovazione è in realtà un miglioramento del sistema attuale perché riduce gli sprechi. Il Technetium-99 ha solo un'emivita di sei ore, tanto che "finisce per essere sprecato mentre decade durante la spedizione dai reattori remoti alle aziende farmaceutiche agli ospedali", si legge nel sito. L'installazione di ciclotroni locali per la produzione di tecnezio-99 riduce gli sprechi e renderà le procedure mediche di isotopi meno costose, secondo il sito Web.
Pensa alla loro proposta come alla dieta da 100 miglia, solo per isotopi medici.
