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Yodo-131

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El yodo-131 ( 131I , I -131 ) es un radioisótopo del yodo descubierto por Glenn Seaborg y John Livingood en 1938 en la Universidad de California, Berkeley. [ 4 ] Tiene una vida media de desintegración radiactiva de aproximadamente ocho días. Está asociado con la energía nuclear, los procedimientos de diagnóstico y tratamiento médico y la producción de gas natural. También desempeña un papel importante como isótopo radiactivo presente en los productos de fisión nuclear , y fue un contribuyente significativo a los riesgos para la salud derivados de las pruebas de bombas atómicas al aire libre en la década de 1950 y del desastre de Chernóbil , además de ser una gran fracción del riesgo de contaminación en las primeras semanas de la crisis nuclear de Fukushima . Esto se debe a que el 131I es un producto de fisión importante del uranio y el plutonio , que comprende casi el 3% del total de productos de fisión (véase rendimiento de productos de fisión ).

Debido a su desintegración beta , el yodo-131 causa mutación y muerte en las células que penetra, y en otras células hasta a varios milímetros de distancia. Por esta razón, las dosis altas del isótopo a veces son menos peligrosas que las dosis bajas, ya que tienden a matar los tejidos tiroideos que de otro modo se volverían cancerosos como resultado de la radiación. Por ejemplo, los niños tratados con una dosis moderada de 131 I para adenomas tiroideos tuvieron un aumento detectable en cáncer de tiroides , pero los niños tratados con una dosis mucho más alta no lo tuvieron. [ 5 ] Del mismo modo, la mayoría de los estudios de dosis muy altas de 131 I para el tratamiento de la enfermedad de Graves no han encontrado ningún aumento en el cáncer de tiroides, a pesar de que hay un aumento lineal en el riesgo de cáncer de tiroides con la absorción de 131 I en dosis moderadas. [ 6 ] Por lo tanto, el yodo-131 se utiliza cada vez menos en dosis pequeñas para uso médico (especialmente en niños), pero cada vez más solo se usa en dosis de tratamiento altas y máximas, como una forma de matar tejidos específicos (es decir, uso terapéutico).

El yodo-131 puede detectarse mediante técnicas de imagen de medicina nuclear (p. ej., gammacámaras ) cuando se administra con fines terapéuticos, ya que emite una fuerte radiación gamma. Sin embargo, dado que la radiación beta causa daño tisular sin contribuir a la capacidad de visualizar o obtener imágenes del isótopo, se prefieren otros radioisótopos de yodo menos dañinos, como el yodo-123 (véase isótopos de yodo ), en situaciones donde solo se desea obtener imágenes. El isótopo 131I todavía se utiliza ocasionalmente para trabajos puramente diagnósticos (es decir, imágenes), debido a su bajo costo en comparación con otros radioisótopos de yodo. No se ha observado un aumento en el cáncer de tiroides con las pequeñas dosis de 131I utilizadas en imágenes médicas . La disponibilidad a bajo costo del 131I se debe, a su vez, a la relativa facilidad de crearlo mediante bombardeo de neutrones de telurio natural en un reactor nuclear, y luego separarlo mediante diversos métodos sencillos (p. ej., calentamiento para eliminar el yodo volátil). Por el contrario, otros radioisótopos de yodo se crean generalmente mediante técnicas mucho más costosas, comenzando con la radiación ciclotrónica de cápsulas de gas xenón presurizado . [ 7 ]

El yodo-131 es también uno de los trazadores industriales radiactivos emisores de rayos gamma más utilizados . Los isótopos trazadores radiactivos se inyectan con el fluido de fracturación hidráulica para determinar el perfil de inyección y la ubicación de las fracturas creadas por la fracturación hidráulica. [ 8 ]

Algunos estudios concluyen que dosis incidentales de yodo-131 mucho menores que las utilizadas en procedimientos terapéuticos médicos son la principal causa del aumento de cánceres de tiroides tras la exposición a productos de fisión nuclear. [ 9 ] [ 10 ] Otros estudios no encontraron correlación. [ 11 ] [ 12 ]

Producción

La mayor parte de la producción de 131I proviene de la irradiación con neutrones de un blanco de telurio natural en un reactor nuclear. La irradiación de telurio natural produce casi exclusivamente 131I , el único radionúclido con una vida media superior a horas (y inferior a millones de años ), ya que los isótopos más ligeros del telurio se convierten en isótopos estables más pesados, o bien en antimonio o yodo estables. Sin embargo, el nucleido de telurio natural más pesado, el 130Te (34% del telurio natural), absorbe un neutrón para convertirse en telurio-131, que se desintegra beta con una vida media de 25 minutos para formar 131I .

Un compuesto de telurio puede irradiarse mientras está unido como óxido a una columna de intercambio iónico, y el 131I liberado se eluye en una solución alcalina. [ 13 ] Más comúnmente, se irradia telurio elemental en polvo y luego se separa el 131I mediante destilación seca del yodo, que tiene una presión de vapor mucho mayor . El elemento se disuelve luego en una solución ligeramente alcalina de la manera estándar, para producir 131I como yoduro e hipoyodato (que pronto se reduce a yoduro). [ 14 ]

El 131I es un producto de fisión con un rendimiento del 2,878% a partir del uranio-235 , [ 15 ] y puede liberarse en pruebas de armas nucleares y accidentes nucleares . Sin embargo, su corta vida media implica que no está presente en cantidades significativas en el combustible nuclear gastado refrigerado , a diferencia del yodo-129, cuya vida media es casi mil millones de veces mayor que la del 131I .

Es descargado a la atmósfera en pequeñas cantidades por algunas centrales nucleares. [ 16 ]

Desintegración radiactiva

Esquema de desintegración del yodo-131 (simplificado)

El 131I se desintegra con una vida media de 8,0249 días [ 1 ] emitiendo partículas beta y rayos gamma . Con mayor frecuencia (89%), el 131I gasta sus 971  keV de energía de desintegración transformándose en xenón-131 estable en dos etapas, con la desintegración gamma ocurriendo rápidamente después de la desintegración beta:

I53131⟶β+ν¯mi+54131Xe∗+606keV{\displaystyle {\ce {^{131}_{53}I->\beta {}+{\bar {\nu }}_{e}+_{54}^{131}Xe^{\ast }{}+606keV}}}
Xe∗54131⟶54131Xe+γ+364keV{\displaystyle {\ce {^{131}_{54}Xe^{\ast }{}->_{54}^{131}Xe{}+\gamma {}+364keV}}}

Las emisiones primarias de la desintegración del 131I  son, por lo tanto, electrones con una energía máxima de 606 keV y rayos gamma de 364  keV. [ 3 ] La desintegración beta también produce un antineutrino , que transporta cantidades variables de energía. Los electrones, debido a su alta energía media (190  keV, con un espectro típico de desintegración beta), tienen una penetración en los tejidos de 0,6  a  2  mm . [ 17 ]

Efectos de la exposición

Dosis tiroideas per cápita en los Estados Unidos continentales resultantes de todas las vías de exposición de todas las pruebas nucleares atmosféricas realizadas en el Sitio de Pruebas de Nevada entre 1951 y 1962. Un estudio de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades / Instituto Nacional del Cáncer afirma que la lluvia radiactiva podría haber provocado aproximadamente 11 000 muertes adicionales, la mayoría causadas por cáncer de tiroides vinculado a la exposición al yodo-131. [ 18 ]

El yodo presente en los alimentos es absorbido por el organismo y se concentra preferentemente en la tiroides , donde es esencial para el funcionamiento de esta glándula. Cuando el isótopo 131I se encuentra en altas concentraciones en el medio ambiente debido a la lluvia radiactiva , puede ser absorbido a través de alimentos contaminados y acumularse en la tiroides. Al desintegrarse, puede dañar la tiroides. El principal riesgo de la exposición al 131I es un mayor riesgo de cáncer inducido por radiación en la edad adulta. Otros riesgos incluyen la posibilidad de tumores benignos y tiroiditis . [ 6 ]

El riesgo de cáncer de tiroides en la edad adulta parece disminuir con la edad en el momento de la exposición. La mayoría de las estimaciones de riesgo se basan en estudios en los que la exposición a la radiación ocurrió en niños o adolescentes. Cuando los adultos se exponen, a los epidemiólogos les ha resultado difícil detectar una diferencia estadísticamente significativa en las tasas de enfermedad tiroidea por encima de la de un grupo similar pero no expuesto. [ 6 ] [ 19 ]

El riesgo puede mitigarse tomando suplementos de yodo, lo que aumenta la cantidad total de yodo en el cuerpo y, por lo tanto, reduce la absorción y retención en la cara y el pecho, disminuyendo así la proporción relativa de yodo radiactivo. Sin embargo, tras el desastre, estos suplementos no se distribuyeron de forma sistemática a la población que vivía más cerca de la central nuclear de Chernóbil , [ 20 ] aunque sí se distribuyeron ampliamente entre los niños de Polonia.

En Estados Unidos, las dosis más altas de lluvia radiactiva de 131I se registraron durante las décadas de 1950 y principios de 1960 en niños que consumieron leche fresca proveniente de fuentes contaminadas como resultado de pruebas de armas nucleares en superficie. [ 9 ] El Instituto Nacional del Cáncer proporciona información adicional sobre los efectos en la salud de la exposición al 131I en la lluvia radiactiva, [ 21 ] así como estimaciones individualizadas, para aquellos nacidos antes de 1971, para cada uno de los 3070 condados de Estados Unidos. Los cálculos se basan en datos recopilados sobre la lluvia radiactiva de las pruebas de armas nucleares realizadas en el Sitio de Pruebas de Nevada . [ 22 ]

El 27 de marzo de 2011, el Departamento de Salud Pública de Massachusetts informó que se detectó 131I en concentraciones muy bajas en muestras de agua de lluvia recolectadas en Massachusetts, y que probablemente provenía de la central nuclear de Fukushima. [ 23 ] Los agricultores cercanos a la planta desecharon leche cruda, mientras que las pruebas realizadas en Estados Unidos encontraron 0,8 picocurios por litro de yodo-131 en una muestra de leche, pero los niveles de radiación eran 5000 veces inferiores al "nivel de intervención definido" por la FDA. Se esperaba que los niveles disminuyeran con relativa rapidez. [ 24 ]

Tratamiento y prevención

Un método de tratamiento común para prevenir la exposición al yodo-131 consiste en saturar la tiroides con yodo-127 regular y estable , en forma de sal de yoduro o yodato .

Uso médico

Un tumor de feocromocitoma se observa como una esfera oscura en el centro del cuerpo (se encuentra en la glándula suprarrenal izquierda). La imagen es de gammagrafía MIBG , que muestra el tumor por radiación del radioyodo en el MIBG. Se observan dos imágenes del mismo paciente, una anterior y otra posterior. La imagen de la tiroides en el cuello se debe a la captación no deseada de radioyodo (como yoduro) por la tiroides, después de la degradación del medicamento que contiene yodo radiactivo. La acumulación en los lados de la cabeza proviene de la glándula salival debido a la captación de I-131 mIBG por los elementos neuronales simpáticos en las glándulas salivales. La meta-[I-131]yodobencilguanidina es un análogo radiomarcado del agente bloqueador adrenérgico guanetidina. [ 25 ] También se observa radiactividad por captación por el hígado y excreción por los riñones con acumulación en la vejiga.

El yodo-131 se utiliza en la radioterapia con fuente no sellada en medicina nuclear para tratar diversas afecciones. También puede detectarse mediante gammacámaras para diagnóstico por imagen ; sin embargo, rara vez se administra únicamente con fines diagnósticos, ya que las imágenes se suelen obtener tras una dosis terapéutica. [ 26 ] El uso del 131I como sal de yoduro aprovecha el mecanismo de absorción del yodo por las células normales de la glándula tiroides .

Tratamiento de la tirotoxicosis

Los principales usos del 131I incluyen el tratamiento de la tirotoxicosis (hipertiroidismo) debida a la enfermedad de Graves y, en ocasiones, de los nódulos tiroideos hiperactivos (tejido tiroideo anormalmente activo que no es maligno). El uso terapéutico del yodo radiactivo para tratar el hipertiroidismo de la enfermedad de Graves fue descrito por primera vez por Saul Hertz en 1941. La dosis se administra típicamente por vía oral (ya sea en forma líquida o en cápsulas), en un entorno ambulatorio , y suele ser de 400 a 600 megabecquerelios (MBq). [ 27 ] El yodo radiactivo (yodo-131) por sí solo puede potencialmente empeorar la tirotoxicosis en los primeros días después del tratamiento. Un efecto secundario del tratamiento es un período inicial de unos días de aumento de los síntomas hipertiroideos. Esto ocurre porque cuando el yodo radiactivo destruye las células tiroideas, estas pueden liberar hormona tiroidea al torrente sanguíneo. Por este motivo, en ocasiones los pacientes reciben tratamiento previo con medicamentos tirostáticos como el metimazol y/o tratamiento sintomático como el propranolol. El tratamiento con yodo radiactivo está contraindicado durante la lactancia y el embarazo [ 28 ].

Tratamiento del cáncer de tiroides

El yodo-131, en dosis más altas que las utilizadas para la tirotoxicosis, se usa para la ablación del tejido tiroideo remanente después de una tiroidectomía completa para tratar el cáncer de tiroides . [ 29 ] [ 27 ]

Administración de I-131 para ablación

Las dosis terapéuticas típicas de I-131 oscilan entre 2220 y 7400 megabecquerelios (MBq). [ 30 ] Debido a esta alta radiactividad y a que la exposición del tejido estomacal a la radiación beta sería elevada cerca de una cápsula sin disolver, el I-131 se administra a veces a pacientes humanos en una pequeña cantidad de líquido. La administración de esta forma líquida se realiza generalmente mediante una pajita que se utiliza para aspirar el líquido lenta y cuidadosamente de un recipiente blindado. [ 31 ] Para la administración a animales (por ejemplo, gatos con hipertiroidismo), por razones prácticas, el isótopo debe administrarse mediante inyección. Las directrices europeas recomiendan la administración de una cápsula, debido a la "mayor comodidad para el paciente y la protección radiológica superior para los cuidadores". [ 32 ]

Aislamiento posterior al tratamiento

Las dosis de ablación generalmente se administran en régimen de hospitalización , y las Normas Básicas Internacionales de Seguridad del OIEA recomiendan que los pacientes no reciban el alta hasta que la actividad disminuya por debajo de 1100 MBq. [ 33 ] El consejo de la ICRP establece que los "cuidadores y acompañantes" de los pacientes sometidos a terapia con radionúclidos deben ser tratados como miembros del público a efectos de limitación de dosis, y cualquier restricción al paciente debe diseñarse en función de este principio. [ 34 ]

A los pacientes que reciben tratamiento con yodo radiactivo I-131 se les puede advertir que no tengan relaciones sexuales durante un mes (o menos, según la dosis administrada), y a las mujeres se les recomienda no quedar embarazadas durante los seis meses posteriores. «Esto se debe a que existe un riesgo teórico para el feto en desarrollo, aunque la cantidad de radiactividad retenida sea pequeña y no haya pruebas médicas de un riesgo real derivado del tratamiento con yodo radiactivo. Esta precaución eliminaría prácticamente la exposición directa del feto a la radiactividad y reduciría notablemente la posibilidad de concepción con espermatozoides que teóricamente podrían haber resultado dañados por la exposición al yodo radiactivo». [ 35 ] Estas directrices varían de un hospital a otro y dependen de la legislación y las directrices nacionales, así como de la dosis de radiación administrada. Algunos también aconsejan no abrazar ni sostener a los niños cuando la radiación aún es alta, y se puede recomendar una distancia de uno o dos metros con otras personas. [ 36 ]

El I-131 se eliminará del cuerpo durante las siguientes semanas después de su administración. La mayor parte del I-131 se eliminará del cuerpo humano en 3 a 5 días, a través de la desintegración natural y mediante la excreción en el sudor y la orina. Se seguirán liberando cantidades menores durante las siguientes semanas, a medida que el cuerpo procesa las hormonas tiroideas creadas con el I-131. Por esta razón, se recomienda limpiar regularmente los inodoros, lavabos, sábanas y ropa utilizados por la persona que recibió el tratamiento. También se puede recomendar a los pacientes que usen pantuflas o calcetines en todo momento y que eviten el contacto cercano prolongado con otras personas. Esto minimiza la exposición accidental de los miembros de la familia, especialmente los niños. [ 37 ] Se puede recomendar el uso de un descontaminante especialmente diseñado para la eliminación de yodo radiactivo. No se recomienda el uso de soluciones de lejía de cloro ni de limpiadores que contengan lejía de cloro para la limpieza, ya que se puede liberar gas de yodo elemental radiactivo. [ 38 ] El I-131 en el aire puede causar un mayor riesgo de exposición pasiva, propagando la contaminación en un área amplia. Se recomienda al paciente que, de ser posible, permanezca en una habitación con baño privado para limitar la exposición involuntaria a los miembros de la familia.

Muchos aeropuertos cuentan con detectores de radiación para detectar el contrabando de materiales radiactivos. Se debe advertir a los pacientes que, si viajan en avión, podrían activar los detectores de radiación en los aeropuertos hasta 95 días después de su tratamiento con 131I . [ 39 ]

Otros usos terapéuticos

El isótopo 131I también se utiliza como marcador radiactivo para ciertos radiofármacos que se emplean en terapia, por ejemplo, la 131I - metayodobencilguanidina ( 131I -MIBG) para diagnóstico por imagen y tratamiento de feocromocitoma y neuroblastoma . En todos estos usos terapéuticos, el 131I destruye el tejido mediante radiación beta de corto alcance . Aproximadamente el 90% del daño por radiación en el tejido se produce por radiación beta, y el resto por radiación gamma (a mayor distancia del radioisótopo). Puede detectarse en exploraciones diagnósticas tras su uso terapéutico, ya que el 131I también emite radiación gamma.

Usos diagnósticos

El yodo-131 se utiliza para la determinación del volumen sanguíneo total intravascular, el volumen plasmático, el volumen de glóbulos rojos y la tasa de transudación cuando se une a la albúmina sérica humana (HSA). [ 40 ] El radioyodo yodo-123, que emite radiación gamma más pura , se utiliza en pruebas diagnósticas ( gammagrafía de medicina nuclear de la tiroides). El yodo-125, de vida media más larga , también se utiliza ocasionalmente cuando se necesita un radioyodo de vida media más larga para el diagnóstico y en el tratamiento de braquiterapia (isótopo confinado en pequeñas cápsulas metálicas con forma de semilla), donde la radiación gamma de baja energía sin componente beta hace que el yodo-125 sea útil. Los demás radioisótopos de yodo nunca se utilizan en braquiterapia.

Se ha culpado al uso de 131I como isótopo médico de que un envío rutinario de biosólidos fuera rechazado al cruzar la frontera entre Canadá y Estados Unidos. [ 41 ] Dicho material puede ingresar al alcantarillado directamente desde las instalaciones médicas o ser excretado por los pacientes después de un tratamiento.

Usos de trazadores radiactivos industriales

Utilizado por primera vez en 1951 para localizar fugas en un sistema de suministro de agua potable de Múnich , Alemania, el yodo-131 se convirtió en uno de los trazadores radiactivos industriales emisores de rayos gamma más utilizados , con aplicaciones en hidrología isotópica y detección de fugas. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]

Desde finales de la década de 1940, la industria petrolera ha utilizado trazadores radiactivos. Marcado en la superficie, el agua se rastrea hasta el fondo del pozo, utilizando el detector gamma apropiado, para determinar flujos y detectar fugas subterráneas. El I-131 ha sido el isótopo de marcaje más utilizado en una solución acuosa de yoduro de sodio . [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] Se utiliza para caracterizar el fluido de fracturación hidráulica para ayudar a determinar el perfil de inyección y la ubicación de las fracturas creadas por la fracturación hidráulica . [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]

  • El uso del yodo-131 como veneno —administrado en pequeñas dosis durante un período de tiempo para alterar la capacidad de una persona para pensar y distinguir entre el bien y el mal— desempeñó un papel central en el episodio "El caso del tirador melancólico" de la longeva serie de televisión de la CBS Perry Mason (temporada 5, episodio 24, emitido por primera vez el 24 de marzo de 1962).

Véase también

Referencias

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