Capacidades e Infraestructuras

El CIEMAT dispone de una amplia gama de instalaciones que permiten llevar a cabo proyectos en áreas científico-técnicas muy diversas, tanto de laboratorio como preindustriales. La instalación radiactiva IR-08 («Laboratorio de Radioisótopos») cuenta con varias instalaciones: Laboratorio de Radioquímica (Celdas calientes, campanas extractoras, calibrador de dosis, HPLC con matriz de diodos y detector de radiactividad, TLC, etc.), Laboratorio de Farmacocinética (Sistema de jaulas metabólicas, contador gamma, etc.), Laboratorio de Imagen Molecular (microPET/CT, calibrador de dosis, etc. ), Laboratorio de Cultivos Celulares (Centrífugas, incubadora, microscopio óptico, cabina de flujo laminar), Animalario Experimental (Laboratorio nº 273 de la Red de Laboratorios de la Comunidad de Madrid) y una instalación con un acelerador de investigación para FLASH RT (ElectronFlash. S.I.T.). Todos los experimentos con animales que se llevan a cabo en el CIEMAT son revisados por la Autoridad Facultada - órgano responsable del Bienestar Animal del CIEMAT. En este contexto, la Unidad de Aplicaciones Médicas de las Radiaciones Ionizantes dispone de un protocolo autorizado por las autoridades competentes de la Comunidad de Madrid-España (PROEX 294.8/2020) para la obtención de imágenes PET/CT en modelos murinos de cáncer. Asimismo, el CIEMAT garantiza que tanto el personal encargado del cuidado de los animales como los investigadores implicados en la experimentación tienen la formación y conocimientos necesarios, y se compromete a proporcionar los recursos necesarios para el correcto mantenimiento de los animales de experimentación.

El grupo tiene una amplia experiencia en el campo de la imagen preclínica con PET/CT, desarrollo de sondas de imagen adecuadas marcadas con radionucleidos y estudios ADME (absorción, distribución, metabolismo y excreción) con compuestos radiomarcados en animales de experimentación. La Unidad ha sido pionera en España en la producción de Ga-68 (radioisótopo emisor de positrones utilizado en la práctica clínica) a partir de un generador Ge-68/Ga-68 basado en nanomateriales, así como en el marcaje con 68Ga de diferentes moléculas (nanopartículas, péptidos, pequeñas moléculas, etc.) y posteriores estudios de biodistribución e imagen PET en modelos animales de cáncer. La Unidad también ha sido pionera en España en la realización de inmunoPET preclínica con sondas marcadas con 89Zr/68Ga (como pequeñas moléculas, anticuerpos, fragmentos de anticuerpos, nanocuerpos y nanopartículas). La unidad lidera un proyecto sobre radiobiología financiado por el gobierno español (Radiobiología en la terapia de protones. Razones para combinar la radiación de protones y la inmunoterapia, 2020-2024) y también está trabajando en un proyecto financiado por el Ayuntamiento de Madrid (Estrategias avanzadas y nuevos enfoques para la protonterapia, 2023-2027) centrado en la radioterapia FLASH.

Además, el grupo contribuye con capacidades en instrumentación al desarrollo de tecnologías para la detección de radiación y sus aplicaciones para la obtención de imagen.  Se investigan nuevos dispositivos y métodos que mejoren la resolución geométrica y temporal de detectores sensibles a posición.

Se desarrollan herramientas de simulación del transporte de la radiación empleando el método de Monte Carlo (GAMOS/Geant4). Sus aplicaciones se extienden a diversos campos de la Física Médica: detectores de medicina nuclear (PET, SPECT, Cámara Compton), radioterapia (teleterapia con fotones o electrones, braquiterapia, protonterapia) y protección radiológica (cálculo de blindajes, activación, detectores de espectrometría), así como a otros campos de la Física.

Otros de los objetivos de la Unidad son el cálculo de blindajes para aceleradores productores de radioisótopos y el diseño, construcción y caracterización de blancos empleados en ellos.

Disponemos de la instalación radiactiva IR-02 para el ensayo de nuestros detectores con fuentes radiactivas encapsuladas. Colaboramos, además, con otras instalaciones radiactivas del Ciemat y entidades externas para la caracterización de detectores con fuentes no encapsuladas y para la validación de los prototipos de blancos diseñados y construidos en la Unidad.

Infraestructuras en la IR-08

La Dirección Provincial del Ministerio de Industria y Energía, en 1989, autorizó el funcionamiento de la instalación radiactiva como IR-08 tras englobar varias instalaciones del antiguo catálogo de instalaciones del CIEMAT. Desde su autorización en 1989, la instalación radiactiva IR-08 ha experimentado sucesivas modificaciones, estando actualmente también en fase de modificación.

La Instalación IR-08 está autorizada para trabajar, aproximadamente, con un centenar de radionucleidos cuyas actividades varían desde varios MBq hasta GBq, dependiendo del radionucledio en cuestión. Dispone de diferentes fijos para la medida de radiación ambiental en los laboratorios y de equipos portátiles para la medida de tasa de dosis y de contaminación superficial. Cuenta con diferentes recintos de trabajo (cajas de guantes, vitrinas y celdas blindadas de espesores de 5-15 cm de plomo) para el almacenamiento y manipulación del material radiactivo.

La Instalación Radiactiva IR-08 "Laboratorio de Radioisótopos" también está adscrita al Servicio de Animalario (núm. Registro 373) de la Red de Laboratorios e Infraestructuras de la Comunidad de Madrid, por lo que da servicio al resto de unidades de investigación biomédica del CIEMAT.

Los laboratorios en los cuales desarrolla sus actividades de I+D la Unidad son los siguientes:

  • Laboratorio de Radiofarmacia

    El marcaje se realiza en celdas/cabinas diseñadas para tal fin, minimizando la exposición del operador a la radiación, y evaluando la pureza química y radioquímica del producto final en un equipo de cromatografía de alta resolución (HPLC) acoplado en línea un detector de radioactividad. La pureza radionucleídica del compuesto marcado se realiza en un espectrómetro gamma con detector de Ge(Li).

    Una vez obtenido el producto final, éste se utiliza en estudios "in vitro" en diferentes líneas celulares o se inyecta en animales de experimentación para estudiar su comportamiento.



 

  • Laboratorio de cultivos celulares.
    Dispone de cabina de flujo laminar, estufa, centrifuga y microscopio, así como del material imprescindible para el mantenimiento de diferentes líneas celulares.
  • Laboratorio de imagen molecular.
    El laboratorio dispone de dos equipos: un micro PET/CT (Argus, SEDECAL) y un microPET (ClearPET, Raytest). También se dispone de un equipo Personal Molecular Imager FX (Bio-Rad) para la visualización de la radiactividad en cortes sagitales de animal completo, electroforesis y placas de capa fina. Dispone de toda la infraestructura necesaria para minimizar el riesgo al operador de la exposición a las radiaciones ionizantes.


 

  •  Laboratorio de Farmacocinética
    El laboratorio cuenta con todo el equipamiento y material necesario para realizar estudios ADME (absorción, distribución, metabolismo y excreción) en animales de experimentación (roedores): biodisponibilidad, balance de masas, distribución en tejidos y perfil metabólico. Es de destacar un sistema de jaulas metabólicas que permite la recolección por separado de orina y heces (para estudios de excreción), un sistema de HPLC y un detector radiométrico acoplado en línea para estudiar el perfil metabólico y espectrómetros de centelleo sólido y líquido para cuantificar la radioactividad presente en diferentes muestras biológicas.


 

  • Animalario.
    Se trata de un pequeño animalario de tránsito donde se alojan y mantienen los animales de experimentación de acuerdo a la normativa vigente sobre protección de los animales utilizados para experimentación y otros fines científicos en nuestro país (Real Decreto 1201/2005 y Ley 32/2007); forma parte del animalario central del CIEMAT. El animalario cuenta con armarios a presión positiva y negativa así como con ciclos de luz controlado, control de temperatura y humedad y control de calidad de aire, entre otros sistemas.


 

La instalación radiactiva IR-08 cuenta con un búnker que va a alojar un sistema de irradiación FLASH RT para investigación (ElectronFlash S.I.T.).

Infraestructuras en la IR-02

La IR-02 permite la caracterización espacial, temporal y espectrométrica, de detectores de radiación y su instrumentación asociada. La instalación dispone de diferentes fuentes radiactivas  encapsuladas, cubriendo un amplio rango de emisión energética e intensidad de la radiación. Además, existe un conjunto de instrumentación asociada a las actividades investigadoras en la instalación entre la que destacan dos detectores de HPGe, uno de ellos portátil, sistemas MCA Genie2000 de Canberra Industries, Aptec y MCA3 de FAST ComTec, módulos de electrónica nuclear basados en arquitectura NIM y VME/VXI y varios materiales centelleadores, PMTs, APDs y SiPMs. La instalación dispone de un sistema criogénico para ensayos a temperaturas del LN2 y una cámara climática.