Cáncer y Física Cuántica

El físico norteamericano Ernest Orlando Lawrence (1901 – 1958) inventó el ciclotrón y por este hecho, además de sus importantes contribuciones a la física nuclear y a la física médica, fue galardonado con el premio Nobel de física en 1939.

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Por: Vicente Aboites

El físico norteamericano Ernest Orlando Lawrence (1901 – 1958) inventó el ciclotrón y por este hecho, además de sus importantes contribuciones a la física nuclear y a la física médica, fue galardonado con el premio Nobel de física en 1939. Lawrence enfocó una parte importante de su trabajo en investigar aplicaciones médicas del ciclotrón para el tratamiento del cáncer.  En particular investigó el uso de isótopos radioactivos para propósitos terapéuticos.

El Fósforo-32 se producía con facilidad en el ciclotrón y fue usado en 1938 para el tratamiento de enfermedades de cáncer en la sangre y leucemia.  Encontró que el fósforo radioactivo se concentraba en las células cancerosas lo cual lo llevó a realizar pruebas clínicas con pacientes humanos y en 1948 se mostró que la remisión ocurre bajo ciertas circunstancias.

También estudió el uso de neutrones en aplicaciones médicas y el uso de isótopos radioactivos como marcadores para explorar los mecanismos de las reacciones bioquímicas.

Todos estos experimentos y trabajo médico pionero parece lejano, pero es la base de investigación médica actual como la recientemente reportada por investigadores de la Universidad de Kyoto (ver: Yuya Higashi et al., “Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumor spheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks and K-edge energy X-ray”, Scientific Reports, 2021; 11-1) quienes utilizando nanopartículas de iodo desencadenaron la muerte de células cancerígenas cuando éstas son irradiadas con rayos X.

El Dr. Fuyuhiko Tamanoi lo explica así: “el iluminar metales con luz conduce a la liberación de electrones, esto es un fenómeno de física cuántica llamado efecto fotoeléctrico explicado por Albert Einstein en 1905, y nuestros experimentos proporcionan evidencia que sugiere que es posible que este mismo fenómeno está ocurriendo dentro de células cancerígenas”.  

Recordemos que uno de los problemas de la terapia con radiación para el tratamiento del cáncer radica en que no es suficientemente efectiva en el centro, en la parte más interna, de los tumores en donde los niveles de oxígeno son bajos debido a la falta de vasos sanguíneos que penetren a profundidad en el tejido, el tratamiento con radiación de rayos X necesita oxígeno para producir daño en las moléculas de ADN dentro de la célula.

Este grupo de investigadores japoneses ha tratado de resolver el problema anterior buscando formas más directas para dañar el ADN de las células cancerígenas.

En un trabajo inicial mostraron que nanopartículas podían matar células cancerígenas cuando eran irradiadas con rayos X generados por un sincrotrón de 50.25 kilo electrón volts (keV).

En el estudio actual se introducen nanopartículas con iodo el cual al ser irradiado emite electrones.  Los investigadores dispersaron nanopartículas en un tumor con células cancerosas e irradiaron durante treinta minutos con rayos X de 33.2 keV, observando la destrucción del tumor en un lapso de tres días.

La explicación física de este resultado es atribuida a que el iodo al ser irradiado con rayos X emite electrones lo cuales a su vez afectan el ADN modificándolo y causando la muerte de la célula.  El Dr. Matsumoto afirma: “nos parece que la nube de electrones de baja energía producidos junto al ADN ocasiona rompimientos dobles en la molécula que no son posibles de reparar, causando la muerte celular”.

ADENDUM.  Hace algunos días mi hogar fue robado.  Con enojo, frustración, sin mucho entusiasmo y solo por obligación ciudadana, presenté mi denuncia ante el Ministerio Público (MP) en donde fui atendido con profesionalismo y amabilidad.  Para mi sorpresa a la siguiente semana me llamaron del MP solicitando que pasara a recoger los objetos recuperados que robaron de mi hogar. ¡Me sentí en el primer mundo!  No dejo de felicitar a la Policía Municipal y sobre todo al personal del Ministerio Público de la ciudad de Guanajuato.

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