Sementes cerâmicas radioativas com Ho-166 E Sm-153 com perspectiva de uso em braquiterapia

Este trabalho teve como objetivo apresentar a caracterização física, química e nuclear das sementes cerâmicas com hólmio e samário incorporados em matriz cerâmica, produzidas pela rota sol-gel. Foi investigada a resposta biológica in vitro, macroscópica, com célulastumorais de linhagem HeLa, em função da exposição à radiação do Ho-166 e do Sm-153. Foi também avaliada a dispersão do material radioativo em fluido corpóreo simulado (SBF) e foi feito o cálculo da taxa de dose e da dose total depositada no volume delimitado peloalcance das partículas na água. A metodologia utilizada na caracterização físico-química e nuclear baseou-se nas seguintes técnicas: espectrometria por emissão atômica, análise por ativação neutrônica, espectrometria das radiações gama, espectrometria por fluorescência de raios-X e difratometria de raios-X. Em adição à solubilidade em SBF, um estudo piloto avaliou in vivo a dispersão de material radioativo de sementes implantadas em tecido muscular de coelho. Para a investigação da resposta biológica in vitro, foram preparados quatro experimentos nos quais as sementes radioativas foram colocadas diretamente em contato com as células em frascos de cultura confluente. Os dois primeiros foram realizados com atividade das sementes em torno de 3,7 MBq (0,1 mCi) para o Sm-153 e 11,1 MBq (0,3mCi) para o Ho-166. Não houve posicionamento espacial definido para as sementes nesses primeiros experimentos. Os experimentos subsequentes foram realizados com atividade que variaram entre 37 MBq (1 mCi) e 111 MBq (3 mCi) com posição definida das sementes nofrasco de cultura. Os resultados mostraram a formação de halos com diâmetro máximo de 8 mm em torno das sementes onde houve drástica redução no número de células viáveis, em consequência dos efeitos da radiação . O cálculo das doses depositadas em água seguiu ametodologia estabelecida pelo MIRD bem como o cálculo da taxa de exposição durante a manipulação das sementes durante um implante. Esses cálculos encontraram taxas de dose que variaram entre7 e 19 Gy/h e doses integradas entre 93 e 730 Gy, devidas à radiação , noperíodo de 6 meias-vidas dos radioisótopos Sm-153 e Ho-166. As taxas de dose calculadas a uma distância de um metro variaram entre 0,081 e 0,159 h semente Sv × . Os resultados mostraram que as sementes cerâmicas produzidas possuem características físico-químicas adequadas ao uso proposto em braquiterapia como: dimensões reduzidas, concentração adequada de átomos alvo de samário ou hólmio e nenhuma dispersão de material radioativo em fluido corpóreo no período de até dez dias. Mostraram também que a concentração desses elementos na matriz cerâmica é suficiente para que as sementes sejam ativadas em reatores de baixo fluxo neutrônico, gerando radioatividade suficiente para a braquiterapia em altas taxasde dose. Os resultados obtidos nos experimentos in vitro foram encorajadores e demonstraram a capacidade que as sementes, com emissores de radiação , têm para eliminar células tumorais. O alcance da radiação , nos experimentos biológicos in vitro, foi compatível com ovalor teórico e poderá ser usado como referência para o espaçamento entre sementes quando forem implantadas in vivo. Foram determinadas as características de solubilidade dos nuclídeos radioativos em fluido corpóreo simulado a curto e a longo prazo, e ficou demonstrado que, nos primeiros dias, não há solubilização mensurável. Foram obtidasindicações que a semente se dissolve de forma mensurável após alguns meses imersa em fluido corpóreo simulado. Concluiu-se que as sementes cerâmicas radioativas com emissores tem perspectivas favoráveis para uso em braquiterapia de altas taxas de dose.This work aimed to characterize physically, chemically and radioactively ceramics seeds with holmium and samarium embedded in ceramic matrix produced by sol-gel route. Biological response of HeLa cells was investigated macroscopically in vitro under the exposure to radiation of Ho-166 and Sm-153. The dispersal of radioactive material in simulated body fluid (SBF) was made and the dose rate and total dose deposited in the volume delimited by the range of particles in the water was calculated. The methodology used in physical, chemical and nuclear characterization was based on the following techniques: atomic emission spectrometry, neutron activation analysis, gamma spectrometry,X-ray fluorescence spectrometry and X-rays diffraction. In addition to the solubility in SBF, an in vivo pilot study assessed the dispersion of radioactive seeds implanted in rabbit muscle tissue. Four experiments were prepared to investigate the biological response in vitro, inwhich radioactive seeds were placed directly in contact with the cells in confluent culture flasks. The first two were done with seeds activity of 3.7 MBq (0.1 mCi) for the Sm-153 and 11.1 MBq (0.3 mCi) for Ho-166. There were no concerns with spatial positioning for seeds inthose early experiments. The subsequent experiments were performed with activity ranging from 37 MBq (1 mCi) and 111 MBq (3 mCi) and with defined position of the seeds in the flask. The results showed the presence of halos with maximum diameter of 8 mm around theseeds where there was a drastic reduction in the number of viable cells as a result of the effects of radiation. The calculation of dose deposited in water as well as the dose rate calculation of during handling of the seeds for an implant followed the methodology established by MIRD. These calculations found dose rates ranging from 7 to 19 Gy/h an