Desarrollan nuevos agentes de contraste para la obtención de bioimágenes mediante luminiscencia y tomografía computarizada de rayos X
* Se han sintetizado nanofósforos basados en molibdatos y volframatos de sodio y lantano dopados con europio.
* Se han realizado un estudio comparativo de las propiedades luminiscentes y de atenuación de rayos X de estas nanopartículas para analizar la su aplicabilidad como sondas para la obtención de bioimágenes mediante luminiscencia y tomografía computarizada de rayos-X.
En los últimos años, ha habido un creciente interés en el uso de las nanopartículas dopadas con lantánidos, dada su aplicabilidad para la obtención de imágenes médicas.
La imagen médica consiste en un compendio de técnicas que ofrecen la posibilidad de obtener una imagen del cuerpo humano directa y exacta, permitiendo realizar estudios anatómicos y funcionales de éste y de tal modo comprobar el correcto funcionamiento de los órganos y su anatomía interna.
De este modo la imagen médica se puede entender como la solución del problema inverso matemático, es decir, la causa (las propiedades del tejido viviente) se deducen del efecto (la señal observada en la imagen).
Las características esenciales de estas nanopartículas son que han de tener un tamaño del orden de 10-9m, nanómetros, han de ser uniformes en tamaño y forma, y han de ser no tóxicas ya que se usan para estudios en seres vivos.
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (CSIC-US) y del CNA han fabricado nanofósforos de forma elipsoidal con recubrimiento de ácido poliacrílico, dada su alta afinidad con las membranas celulares.
Las muestras ofrecieron una luminiscencia roja intensa al ser irradiadas con luz UV manifestando su utilidad como sondas luminiscentes. No obstante, la intensidad de la luminiscencia de las muestras basadas en molibdato fue mayor que la de las basadas en volframato para cualquiera de las composiciones ensayadas, manifestando el rendimiento superior del sistema de molibdatos desde el punto de vista luminiscente.
La capacidad de absorción de rayos X de estos nanomateriales es superior a la del Iohexol (contraste comercial). Esto indica que son mejores agentes de contraste para tomografía computarizada, especialmente, el sistema de volframato.
Finalmente, la viabilidad celular de ambos tipos de sondas es alta y su estabilidad coloidal en pH fisiológico era aceptable. Debido a estas propiedades, los nanomateriales desarrollados pueden encontrar usos potenciales como sondas bifuncionales para la obtención de bioimágenes luminiscentes y por tomografía computarizada de rayos X.
El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).
Referencia bibliográfica:
Synthesis, functionalization and properties of uniform europium-doped sodium lanthanum tungstate and molybdate (NaLa(XO4)2, X = Mo,W) probes for luminescent and X-ray computed tomography bioimaging
Mariano Laguna, Nuria O. Nuñez, Ana I. Becerro, Gabriel Lozano, Maria Moros, Jesús M. de la Fuente, Ariadna Corral, Marcin Balcerzyk, Manuel Ocaña
Journal of Colloid and Interface Science 554, 520-530 (2019)
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.07.031
Dataciones del CNA ayudan a identificar a los primeros agricultores y ganaderos del Neolítico
*Los siete individuos han sido localizados en la cova Bonica de Vallirana (Barcelona).
*Este yacimiento es uno de los más importantes de la Prehistoria en la península Ibérica.
La cova Bonica, es una cueva utilizada durante el Neolítico que se sitúa cerca de la ciudad de Barcelona. Se encuentra formada por tres salas, una principal y dos laterales. Fue descubierta en 1936 y se recuperó su estudio a principios del siglo XXI por la Universidad de Barcelona.
Al tratarse de un yacimiento arqueológico de las primeras poblaciones agrícolas y ganaderas neolíticas llegadas a la península Ibérica desde el Mediterráneo central y procedentes a su vez del Próximo Oriente, resulta de gran interés conocer la antigüedad de estas poblaciones humanas.
En este yacimiento prehistórico del Neolítico antiguo, se hallaron más de trescientos restos humanos pertenecientes a siete individuos, uno adulto y los demás infantiles y juveniles.
En este caso, fueron datados tanto dientes como huesos humanos, así como de animales doméstico de ovejas y cabras.
Las dataciones realizadas en el CNA aportaron información sobre la antigüedad de este yacimiento. Se estableció que las fechas oscilan entre el 5500 y 5200 antes de Cristo, siendo por tanto su antigüedad del orden de los 7500 años antes del presente.
Figura 1: Restos humanos del Neolítico Antiguo de la Cova Bonica de Vallirana de 7,500 años de antigüedad (Foto:J. Daura & M. Sanz)
En la cueva, a parte de los restos humanos y de animales se encontró un ajuar funerario muy variado, constituido por objetos de adorno personal, cerámicas y herramientas, así como restos ovinos correspondientes a su uso como corral.
Figura 2: Ornamentos de adorno personal asociados a los restos humanos entre los que destacan una cuenta en coral rojo (1) (Foto:J. Daura & M. Sanz)
Uno de los objetivos del trabajo ha sido el de reconstruir las prácticas funerarias del Neolítico Antiguo en el suroeste de Europa, ya que los yacimientos arqueológicos de este período son escasos en la Península Ibérica.
Esta investigación ha sido publicada en la revista Journal of Archaeological Science: Reports y en ella han colaborado instituciones tales como el Centro Nacional de Aceleradores, la Institución Milá y Fontanals-CSIC, y universidades como la Rovira i Virgili, la de Barcelona, la Autónoma de Barcelona o la de Murcia.
El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).
Referencia bibliográfica:
Deciphering Neolithic activities from a Cardial burial site (Cova Bonica) on the western Mediterranean coast
Joan Daura, Montserrat Sanz, F. Xavier Oms, Mireia Pedro, Pablo Martínez, Susana Mendiela, Mònica Oliva Poveda, Juan F. Gibaja, Millán Mozota, Mónica Alonso-Eguíluz, Rosa M. Albert, Ethel Allué, Sandra Bañuls-Cardona, Juan Manuel López-García, Francisco Javier Santos Arévalo, Josep Maria Fullola
Journal of Archaeological Science: Reports, 23, 324-347 (2019)
Investigadores del CNA estudian el transporte de los iones en los reactores de fusión nuclear
*Los reactores nucleares de fusión son el futuro energético de nuestro planeta.
*Gracias a ellos, se puede conseguir energía limpia y de un modo prácticamente inagotable.
La fusión nuclear es un proceso en el cual uniendo dos núcleos se consigue otro más pesado, obteniéndose como resultado energía. Para llevar a cabo está “unión” es imprescindible someter a estos núcleos a temperaturas muy elevadas, del orden de decenas e incluso centenas de millones de grados, de modo que a distancias muy cortas la fuerza de atracción nuclear supere las fuerzas de repulsión electrostática.
Un ejemplo de estas reacciones son las que tienen lugar en el sol, el mayor reactor nuclear de fusión que tenemos a nuestro alrededor. En el sol, se consiguen estas reacciones dadas las temperaturas propias de esta estrella.
La gran dificultad que existe en la Tierra para llevar a cabo estas reacciones de fusión son la inexistencia de materiales que soporten dichas temperaturas y por tanto hay que recurrir al uso de conceptos tales como son los campos magnéticos. De este hecho procede la idea del confinamiento magnético del plasma en los reactores de fusión.
Un problema inherente a este proceso es el confinamiento del plasma, puesto que la pérdida de energía y partículas que se dan en el borde del plasma que pueden llegar a generar daños en el propio reactor.
Este trabajo se ha centrado en el estudio del transporte de energía en el borde de un plasma de fusión en H-mode, alto confinamiento, en el tokamak ASDEX Upgrade del Instituto Max Planck de Física de Plasma, ubicado en Alemania.
Según nos indica investigadora principal del estudio la Dra. Viezzer, “este estudio ha permitido confirmar que los datos experimentales obtenidos coinciden con las predicciones teóricas neoclásicas, es decir, el transporte de energía se debe a las colisiones del plasma y a su propia geometría”.
Estas medidas son las primeras que se realizan en el mundo, con una resolución temporal tan alta, y ha sido gracias al sistema de espectróscopia de recombinación de cargas desarrollado por Eleonora Viezzer y su equipo de trabajo del grupo Plasma Science and Fusion Technology.
Este sistema de medida ha permitido determinar la evolución en el tiempo de la temperatura iónica con una resolución temporal de 65 microsegundos, convirtiéndose en unos resultados de enorme importancia en los estudios asociados a las perturbaciones magneto-hidrodinámicas transitorias de borde, Edge Localized Modes, ELM, de los plasmas de fusión.
El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).
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Referencia bibliográfica:
Ion heat transport dynamics during edge localized mode cycles at ASDEX Upgrade
E. Viezzer, M. Cavedon, E. Fable, F.M. Laggner, R.M. McDermott, J. Galdon-Quiroga, M.G. Dunne, A. Kappatou, C. Angioni, P. Cano-Megias, D.J. Cruz-Zabala, R. Dux, T. Pütterich, F. Ryter, E. Wolfrum, The ASDEX Upgrade Team, The EUROfusion MST1 Team
* En el CNA se ha llevado a cabo la determinación de Berilio-10 en la atmósfera.
* Se trata de un radionúclido meteórico y que ha sido medido a baja altitud y en núcleo urbano.
El Berilio-10 es un radioisótopo del Berilio que se forma en las capas altas de la atmósfera cuando átomos como el nitrógeno y el oxígeno son bombardeados por los rayos cósmicos incidentes. Su producción depende de la altitud y latitud y son mayores a grandes alturas y en los polos. Su presencia en la atmósfera varía desde el orden de dos semanas en la troposfera hasta varios años en la estratosfera, según la altitud donde se produce (troposfera o estratosfera). Después de este tiempo, el Berilio-10, comienza a caer y depositarse en la superficie de la tierra.
Estos radioisótops llamados "cosmogénicos", cuando poseen vidas medias muy grandes, del orden de un millón de años como sucede con el 10Be, tienen una gran utilidad en campos científicos tales como la Geología o la Geocronología ya que se convierte en un cronómetro de procesos geológicos. En el estudio concreto que se presenta se han analizado filtros de aerosoles. El Berilio-10 en este tipo de muestras puede ser empleado como un trazador de procesos atmosféricos.
Normalmente, este tipo de muestras son tomadas a gran altitud y latitud, o incluso directamente con avión en la estratosfera, lo que condiciona a una mayor limpieza del filtro con el que se toma la muestra. En nuestro caso, la ciudad de Sevilla se encuentra a baja altitud y media latitud, lo que condiciona su producción y, además, las muestras se tomaron en pleno centro urbano, concretamente en la azotea de la Facultad de Física. Las muestras mostraron grandes cantidades de partículas diferentes, además de los aerosoles atmosféricos buscados, debido a las partículas en resuspensión que llegan al filtro tomado como muestra. Este hecho condujo a la necesidad de diseñar un nuevo procedimiento radioquímico en el laboratorio de AMS del Centro Nacional de Aceleradores (CNA), con el fin de la extracción y aislamiento total del 10Be de la muestra original, su medida en el Espectrómetro de Masas con Acelerador y, finalmente, la determinación de su concentración.
Las concentraciones obtenidas de meteórico en la atmósfera en este estudio se encontraron en un rango de 1.67-7.57x104 at/m3 (átomos de 10Be por metro cúbico de aire atmosférico absorbido). Estos resultados se encuentran en total concordancia, mismo orden de magnitud, con los encontrados en otros estudios, lo que pone de manifiesto que tanto la radioquímica como la medida en el AMS fueron correctas.
A su vez, la concentración de 10Be meteórico fue comparada con la concentración de 7Be, también producido en la atmósfera y tomado en dichos filtros. Esta comparación condujo a la conclusión de que no había un aporte extra de 10Be debido a la resuspensión de partículas del suelo e incorporadas al filtro. Estos nuevos datos, aportados a la comunidad científica, junto con otros pueden ser utilizados para la realización de modelos referidos a movimientos atmosféricos.
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Noticias relacionadas:
Evaluación de la erosión de los ríos mediante la determinación de isótopos radiactivos
Referencia bibliográfica:
Meteoric 10Be in aerosol filters in the city of Seville
S. Padilla, J.M. López-Gutiérrez, G. Manjón, R. García-Tenorio, J.A. Galván, M. García-León
Journal of Environmental Radioactivity 196, 15-21 (2019)
Aceleradores de partículas para irradiar cultivos celulares
* El Centro Nacional de Aceleradores dispone de un dispositivo para irradiación de cultivos celulares con protones de bajas energías en el acelerador Tándem.
* Con una nueva línea de trabajo en el ciclotrón se pretende irradiar los cultivos con energías superiores para realizar estudios biológicos que puedan aportar luz a los tratamientos de protonterapia en pacientes con tumores.
La Radiobiología es una parte de la Biología que estudia los efectos que inducen en los seres vivos las radiaciones ionizantes. Uno de los efectos de estas radiaciones es la generación de mutaciones genéticas, algunas de las cuales pueden inducir tumores. Por otro lado, también pueden destruir un tumor al incidir sobre él con las dosis adecuadas, de ahí que sea de gran interés conocer con profundidad qué posibles daños pueden generar estas radiaciones.
En el CNA existe actualmente un sistema para irradiar células con protones de bajas energías, por debajo de 5 MeV, en uso; este trabajo ha buscado la puesta a punto de un dispositivo que alcanza energías superiores, haciendo uso para ello del acelerador Ciclotrón, que proporciona protones de 18 MeV.
Estas energías de los haces de iones del ciclotrón que se emplearán para irradiar células y estudiar los daños inducidos, siguen siendo bastante menores comparadas con las que recibe un paciente en el propio tratamiento con protones, donde se puede llegar a alcanzar hasta los 200 MeV.
A pesar de esta gran diferencia de energía de radiación, las energías que llegan al tumor una vez el haz ha penetrado en el paciente son del orden de las que podemos generar en el CNA y por tanto se puede obtener algunas conclusiones del efecto de la radiación en la zona tumoral.
Varios estudios indican que la eficacia biológica relativa de los protones no es constante como se suele considerar, sino que crece conforme los protones se van frenando en los tejidos y alcanzan energías muy bajas. No hay muchos datos biológicos en este rango de energía, ya que no es fácil hacer experimentos a energías muy bajas en centros clínicos, donde la energía nominal de los protones es de varias decenas de MeV o superior. Por ello, es interesante hacer este tipo de medidas en los aceleradores tándem y ciclotrón del CNA.
Hasta ahora, en el ciclotrón, se han estudiado las características del haz (energía, perfiles, homogeneidad), estableciéndose un sistema para la irradiación de cultivos celulares monocapa.
Línea experimental de haz externo del ciclotrón empleada en este estudio
Para conseguir esta irradiación, es necesario abrir el haz para que abarque toda la superficie del cultivo y de modo que la distribución de dosis en el cultivo sea uniforme. Estas necesidades se han cubierto variando parámetros tales como distancias entre muestras y haz o haciendo uso de láminas dispersoras intermedias de wolframio.
Para monitorizar la dosis y medir los perfiles del haz, se hizo uso de una cámara de ionización y películas radiocrómicas EBT3, que se oscurecen de forma proporcional a la dosis cuando incide la radiación, comparando los resultados de nuestras medidas con simulaciones Monte Carlo (SRIM). Se ha conseguido obtener un perfil lo suficientemente grande y homogéneo, con desviaciones máximas en la homogeneidad de alrededor de un 5%.
Montaje experimental en la línea de haz externo del ciclotrón
Este trabajo ha sido desarrollado por investigadores del Departamento de FAMN de la Facultad de Física de Sevilla y del centro Nacional de Aceleradores, dentro del marco de trabajo existente gracias al proyecto europeo OMA, Optimization of Medical Accelerators, y al proyecto nacional Física Nuclear y Aplicaciones Médicas en el CNA e Instalaciones Internacionales.
El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).
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Nuevo sistema de verificación para tratamientos de radioterapia
Referencia bibliográfica:
Feasibility Study of a Proton Irradiation Facility for Radiobiological Measurements at an
18 MeV Cyclotron
Anna Baratto-Roldán, María del Carmen Jiménez-Ramos, Maria Cristina Battaglia, Javier García-López, María Isabel Gallardo, Miguel A. Cortés-Giraldo, José M. Espino.
Tenure-track assistant professor, Nuclear physics experiment, University of Tsukuba, Japan
Job Opening : Tenure-track Assistant Professor
1. Position title and number of jobs: Tenure-track assistant professor, one
2. Institute: Nuclear physics, experiment.
Division of Physics, Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba, Japan
3. Job description: The Division of Physics at University of Tsukuba invites applications from excellent researchers in the field of experimental nuclear physics. The group, in conjunction with the Tomonaga Center for the History of the Universe
(TCHoU) and Research Facility Center for Science and Technology (UTTAC), currently conducts following research subjects: studies for properties of quark-gluon plasma at the CERN LHC and BNL RHIC, nucleosynthesis studies with unstable nuclei at RIKEN RIBF, studies for cosmogenic nuclides by Accelerator Mass Spectrometry (AMS) in UTTAC. The successful candidate is expected to play a leading role in one of the subjects above, or to create a new subject with cooperation of current members. The candidate will also be involved in education at both undergraduate and graduate levels.
4. Qualification: PhD in experimental nuclear physics or related field.
5. Starting date: February 1, 2020, or as soon as possible after the decision is made.
6. Terms of appointments and conditions of employment:
・A five-year tenure-track term. Evaluated at the mid-term and in the final year of the term.
・The salary will be paid in an annual-salary system. Eligible to receive transportation expenses (under certain conditions), to become a member of the MEXT Mutual Aid Association and employment insurance. Holidays are subject to the rules and regulations of the University.
7. Documents to be submitted:
(1) Curriculum Vitae with your recent portrait
(2) List of research activities including papers, presentations of international conference, competitive research funds, awards and etc..
(Separate lists for refereed and non-refereed papers)
(3) Five major papers
(4) Summary of research accomplishments and plans (2 or 3 pages in total)
(5) Contact information of reference person(s).
8. Application deadline: Thursday, October 31, 2019.
9. The documents should be sent via e-mail to the following address: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Professor Yasuhiro Hatsugai
Chair, Division of Physics,
Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba.
An acknowledgement of the receipt of the documents will be sent to the applicant within a few days. If there is no acknowledgement, please send e-mail to contact.
10. Contact: Akira Ozawa Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Call for nuclear theory postdoctoral position at the University of York opened
EdinburghPDRA.pdf