Un nuevo tipo de cobre procedente del reactor nuclear
El Cu-64 es un isótopo del cobre necesario para aplicaciones médicas. Sin embargo, es muy difícil de producir. En la Universidad Técnica de Viena se ha descubierto un nuevo método alternativo.
El isótopo de cobre Cu-64 desempeña un papel importante en medicina: se utiliza para procedimientos de imagen, pero también tiene potencial en la terapia del cáncer. Sin embargo, no se encuentra en la naturaleza, sino que hay que producirlo artificialmente, lo que resulta caro. Hasta ahora, los átomos de níquel se bombardeaban con protones. Cuando el núcleo de níquel absorbe el protón, el níquel se convierte en cobre. Sin embargo, la Universidad Técnica de Viena ha demostrado que hay otra manera: El Cu-63 puede convertirse en Cu-64 mediante el bombardeo de neutrones en un reactor nuclear. Esto se consigue con un truco especial, conocido como "química de retroceso".
Veronika Rosecker
TU Wien
El níquel se convierte en cobre
Los átomos de cobre tienen 29 protones; el número de neutrones puede variar. La variante más común del cobre es el Cu-63, con 34 neutrones. Es estable. Sin embargo, el Cu-64, átomos de cobre con un neutrón adicional, es radiactivo y se desintegra con una semivida de algo menos de 13 horas. Esto hace del Cu-64 un isótopo interesante para la medicina: es lo bastante estable como para ser transportado al lugar deseado del cuerpo, pero decae lo bastante rápido como para minimizar la exposición del paciente a la radiación.
"Hasta ahora, el Cu-64 se producía en un ciclotrón", explica Veronika Rosecker, de la Universidad Técnica de Viena. "El cobre-64 puede producirse utilizando níquel-64 y bombardeándolo con protones. El protón es absorbido y un neutrón es eliminado: así es como el níquel-64 se convierte en cobre-64". Este método funciona muy bien, pero es complejo, y requiere un ciclotrón y níquel-64, que además es un isótopo muy raro.
Cobre con un neutrón adicional
La idea de producir Cu-64 no a partir de níquel sino de Cu-63 es, por tanto, obvia, ya que sólo requiere la adición de un único neutrón a los núcleos de cobre, lo que puede conseguirse en un reactor nuclear. Sin embargo, hay otro problema: "Si bombardeas cobre-63 con neutrones, produces núcleos de cobre-64, pero es casi imposible separar estos núcleos atómicos de los núcleos atómicos de cobre normales", explica Martin Pressler. "Así que acabas con un producto final que contiene mucho cobre ordinario y sólo pequeñas trazas del deseado cobre-64".
Pero este problema puede resolverse ahora: aquí es donde entra en juego la "química del retroceso". Este fenómeno se conoce desde hace casi 100 años, pero aún no se ha utilizado para la producción de radioisótopos de interés médico. Esto se debe a que los átomos de cobre pueden incorporarse a las moléculas antes de ser bombardeadas con neutrones. "Cuando el átomo de cobre-63 de la molécula absorbe un neutrón y se convierte así en cobre-64, tiene inicialmente una gran cantidad de energía que se emite como radiación", explica Veronika Rosecker. El átomo de cobre emite un fotón en el rango de los rayos gamma, y como resultado siente un retroceso, igual que un cohete que emite combustible para cohetes. Este retroceso puede hacer que el átomo se desprenda de la molécula.
"Esto significa que ahora tenemos una separación limpia de cobre-63 y cobre-64", dice Veronika Rosecker. "Los átomos de cobre-63 están ligados a las moléculas, mientras que los de cobre-64 no lo están. Esto significa que los dos isótopos pueden separarse químicamente sin problemas".
La molécula adecuada
Encontrar la molécula adecuada era crucial para el éxito de esta técnica. Debe ser lo más estable posible para soportar las condiciones de un reactor nuclear, pero también muy soluble para que al final la separación química funcione.
"Pudimos cumplir todos estos requisitos con un complejo organometálico que recuerda en cierto modo al hemo, que se encuentra en nuestra sangre", explica Martin Pressler. Ya se habían investigado sustancias similares, pero antes eran insolubles. El complejo actual se ha modificado químicamente para que la sustancia sea fácilmente soluble y los átomos deseados puedan extraerse con relativa facilidad tras el bombardeo con neutrones. El nuevo método puede automatizarse, las moléculas pueden incluso reutilizarse sin pérdida - y en lugar de un ciclotrón, todo lo que se necesita es un reactor de investigación, como el de TU Wien.
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