B N C T UMA RADIOTERAPIA ALTERNATIVA IX SIMPÓSIO DE ENSINO PESQUISA E EXTENSÃO – SEPE 2005 1O SALÃO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA B N C T UMA RADIOTERAPIA ALTERNATIVA Gilberto Orengo Curso de Física Médica Centro Universitário Franciscano - UNIFRA Santa Maria - RS - Brasil orengo@unifra.br

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 RADIOTERAPIA  Emprego terapêutico de raios ionizantes (eletromagnéticos, como os raios X e gama, ou de partículas elementares, como elétrons, prótons e nêutrons) no tratamento de certas doenças, especialmente o câncer. Fonte: Dicionário Houaiss da Língua Portuguesa, pág. 2376. Rio de Janeiro: Objetiva, 2001. IONIZAÇÃO

BNCT  Boron Neutron Capture Therapy UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 BNCT  Boron Neutron Capture Therapy (Terapia por Captura de Nêutrons pelo Boro) É uma modalidade de radioterapia, e o seu sucesso depende da deposição de 10B (boro-10) nas células do tumor seguido pela irradiação de nêutrons térmicos (0,025 eV), resultando na produção de partículas ionizantes, altamente tóxicas à célula, de curto alcance localizando-se no interior da célula tumoral. Essa terapia é usada, principalmente, para tumores de: cérebro (Glioblastoma multiforme); pele; pescoço; …

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 O BORO O boro é encontrado na natureza em uma mistura de isótopos: 10B (20%) e 11B (80%). O 11B tem uma seção de choque, para nêutrons térmicos, 106 vezes menor do que o 10B. Portanto, somente compostos enriquecidos de 10B são considerados em situações terapêuticas. No mínimo 10-30 g de 10B são necessários entregrar por grama de tecido tumoral, correspondendo a 10-30 ppm. A seção de choque do 10B: 3837 barn (1 barn = 10-28 m2)

A ENTREGA DO BORO À CÉLULA UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 A ENTREGA DO BORO À CÉLULA Os efeitos terapêuticos da micro-invasão nas células tumorais não são claros. Uma possível estratégia poderá ser o uso de lipossomos que se ligam aos receptores-alvo, com ou sem ligantes. Figura 1: Princípios de entrega de liposomos ligantes nas células tumorais quando os receptores são marcados (os alvos). Os quadradinhos representam os boros e os pequenos círculos hachurados representam os ligantes (1). Fonte: Jörgen Carlsson, Erika Bohl Kullberg, Jacek Capala, Stefan Sjöberg, Katarina Edwards and Lars Gedda. Ligand Liposomes and boron neutron capture therapy. Journal of Neuro-Oncology, 62: 47-59, 2003.

REAÇÕES NUCLEARES do 10B 10B + 1n  [11B] UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 REAÇÕES NUCLEARES do 10B A captura de nêutrons pelo 10B pode ocorrer por dois tipos de reações: 4He2+ (1,78 MeV) R = 9,7 m 7Li3+ (1,01 MeV) R = 4,8 m (6,3%) 10B + 1n  [11B] 4He2+ (1,47 MeV) R = 8,0 m 7Li3+ (0,84 MeV) R = 4,2 m  (0,44 MeV) (93,7%) em que, R é o alcance da partícula.

EQUIPAMENTOS PARA USO EM BNCT UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 EQUIPAMENTOS PARA USO EM BNCT Reator Nuclear (Helsinki, Finlandia) Gerador de Nêutrons (Cuba) Fonte: Heikki Joensuu1 et al. Boron neutron capture therapy of brain tumors: clinical trials at the Finnish facility using boronophenylalanine. Journal of Neuro-Oncology 62: 123–134, 2003. Fonte: Guido Martín and Arian Abrahantes. A conceptual design of a beam-shaping assembly for boron neutron capture therapy based on deuterium–tritium neutron generators. Med. Phys. Vol. 31, No.50: 1116-1122, May 2004.

RESULTADOS (extraídos da literatura) UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 RESULTADOS (extraídos da literatura) Efeitos da BNCT. Ocorreu uma redução de 70% da área tumoral (realçada) e em apenas 48 h. Fonte: Toshihiko Kuroiwa et al. Experience of modified boron neutron capture therapy to a glioblastoma patient. International Congress Series 1259 (2004) 39– 44.

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 RESULTADO 2: Resultados de uma irradiação em um homem de 39 anos, com um glioblastoma multiforme confirmado histologicamente. Fonte: Heikki Joensuu1 et al. Boron neutron capture therapy of brain tumors: clinical trials at the Finnish facility using boronophenylalanine. Journal of Neuro-Oncology 62: 123–134, 2003.

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 RESULTADO 3: Aparência clínica: antes da BNCT (quadro da esquerda) e 22 meses depois da primeira BNCT (quadro da direita). Eficiência da BNCT com uma considerávle redução de um grande tumor, desaparecendo a ulceração seguida de uma cobertura de pele. Fonte: Itsuro Kato et al. Effectiveness of BNCT for recurrent head and neck malignancies. Applied Radiation and Isotopes 61 (2004) 1069–1073.

BREVE HISTÓRICO 1936 Locher (propósitos médicos). 1951 UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 BREVE HISTÓRICO 1936 Locher (propósitos médicos). 1951 No BNL-Brookhaven National Laboratory com Farr e Sweet foi realizado o primeiro teste clínico com BNCT. 1959-1961 uma série de pacientes receberam BNCT em BNL. O tipo de câncer escolhido para estudo foi o glioblastoma multiforme (GBM), um câncer localizado no cérebro, com baixa taxa de sobrevida. Outro grupo de pacientes foi tratado no Massachusetts Institute of Technology-MIT. Os resultados clínicos foram desapontadores. 1968 Dr. Hatanaka, no Japão, usando sulfidrila borada (sulfhydryl borane, Na2B12H11SH (BSH)), obteve bons resultados. 1980-today Vários avanços no estudo da BNCT. Uso do composto borophenylalaline (BPA). Página na Internet  http://www.bnct.org

O PROGRAMA BNCT UNIFRA-UFSM UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 O PROGRAMA BNCT UNIFRA-UFSM No Laboratório do Gerador de Nêutrons da UFSM (LABEGN), há um acelerador linear para produção de nêutrons de 14 MeV. Está em desenvolvimento um projeto de parceria UFSM/UNIFRA para utilizar o gerador de nêutrons em BNCT. O responsável pelo LABGEN/UFSM é o prof. Dr. Graça.

Eletrodos aceleradores UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 ESQUEMA DO GERADOR DE NÊUTRONS Alvo Bomba de vácuo Lentes 0-10kV,neg Base da fonte de íons Canal Eletrodos aceleradores Nível de referência Bobina Extrator 0-5kV Fonte de Energia R-F +150kV Fonte de íons Fonte: TEXAS NUCLEAR. Operational Manual of Texas Nuclear Neutron Generator. Austin, Texas.

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 FASES DO PROJETO: (2004) FASE I: estudos de implementação do projeto. Abstract aprovado no IX Congresso Física Médica-Rio 2004  partida oficial projeto. A primeira TFG-UNIFRA (em andamento): uma revisão sobre BNCT no mundo e no Brasil e; um levantamento de casos de câncer de cérebro e de pele na região de Santa Maria, pelo Elizandro do Carmo. (2005-2006) estudos sobre o Gerador de Nêutrons  Eficiência de dose – Alvo de Trítio, feixe de Deutério, detectores de nêutrons (cálculo de fluxo neutrônico). Primeiras simulações e primeiro artigo. Estudos a respeito da bioquímica do processo, na entrega do Boro. Estudo de protocolos. Interação com pesquisadores do IRD/Rio de Janeiro/Lab. Nêutrons e do IPEN/SP (primeiro Grupo de Pesquisa/CNPq-2004). Acordo UNIFRA-UFSM. IX Congresso Física Médica-Rio 2004  primeiros resultados sobre termalização neutrônica (simulação usando o código ANISN e biblioteca de seções de choque UKCTR.

ESTUDOS ATUAIS SOBRE BNCT PELO GRUPO: UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 FASES DO PROJETO: continuação … (2006-2008) FASE II: primeiros testes em ratos. (2009-2012 ?) FASE III: dependendo dos resultados, propor uma pós-graduação (Lato Sensu ou Strictu Sensu). (2009-2012 ?) FASE IV: após fase III  testes em humanos. ESTUDOS ATUAIS SOBRE BNCT PELO GRUPO: Estudo sobre neutrônica; Cálculo de doses (microdosimetria); Cálculo de termalização de nêutrons.

UNIFRA • CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO SEPE 2005 • 09-11/NOVEMBRO/2005 GRAZIE MILLE