Científicos miden el nivel de radiación en la mandíbula de una víctima de Hiroshima

Investigadores brasileños describen el primer trabajo de dosimetría retrospectiva mediante espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica realizado en tejido óseo de un afectado por ese ataque nuclear

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – El bombardeo de Estados Unidos sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki en 1945 fue el primero y el único momento de la historia en que se utilizaron armas nucleares contra objetivos civiles. Tras ese episodio, se pusieron en marcha estudios con el objetivo de medir el impacto del ataque sobre las víctimas, tanto para determinar el nivel de radiación al que fueron expuestas como para entender los efectos de esa exposición en el ADN y en la salud en general.

Dando proseguimiento a una investigación que empezó en la década de 1980 bajo la coordinación del físico Sérgio Mascarenhas, docente de la Universidad de São Paulo (USP), investigadores brasileños describieron en un artículo publicado en la revista PLOS One un método con el cual se puede medir con precisión la radiación absorbida por muestras de huesos de víctimas de la explosión nuclear en Japón.

Este trabajo se concretó durante el posdoctorado de Angela Kinoshita, actualmente docente de la Universidade do Sagrado Coração, en la localidad de Bauru (estado de São Paulo), bajo la supervisión de Oswaldo Baffa, docente de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP-USP), ambas en Brasil.

“Utilizamos una técnica conocida como espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica para realizar un trabajo de dosimetría retrospectiva. Actualmente existe un renovado interés en este tipo de metodología debido al riesgo de atentados terroristas en países como Estados Unidos”, declaró Baffa a Agência FAPESP.

“Imagínese que si alguien detona una bomba común en Nueva York que lleve pegada en el explosivo una cantidad de material radiactivo. Técnicas como ésta pueden ayudar a identificar a quienes hayan sido expuestos al polvo radiactivo y requieran tratamiento”, dijo.

Tal como explicó Kinoshita, lo inédito de este estudio está relacionado con el hecho de que las muestras analizadas provienen de tejidos humanos de víctimas del ataque a Hiroshima.

“Existían muchas dudas acerca de la factibilidad de utilizar esta metodología para determinar la dosis depositada en esas muestras, debido a todos los procesos implicados en este episodio. Pero este trabajo confirma que esto es viable y así abre diversas posibilidades de investigaciones futuras que podrán dilucidar detalles de ese ataque nuclear”, dijo la investigadora.

El aparato empleado en la investigación se adquirió en el marco de un proyecto coordinado por Baffa y con el apoyo de la FAPESP.

El comienzo

En la década de 1970, cuando se desempeñaba como docente en el Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), Mascarenhas descubrió que cuando irradiaba huesos humanos con rayos X o rayos gamma, el material se volvía ligeramente magnético, una propiedad a la que se conoce con el nombre de paramagnetismo.

Esto sucede porque la parte mineral del hueso –formada por un cristal llamado hidroxiapatita (fosfato de calcio cristalino)– absorbe iones de dióxido de carbono (CO2). En otras palabras: cuando se irradia la muestra, el CO₂ allí presente pierde electrones y se convierte en CO₂^-. Ese radical libre funciona como un marcador de la dosis que el material recibió.

“Descubrí que podríamos emplear esa propiedad para hacer dosimetría de radiación y empecé a emplear este método en la datación arqueológica”, comentó Mascarenhas.

El objetivo en ese entonces consistía en calcular la edad de las osamentas halladas en sambaquíes –montes creados por los habitantes primitivos de Brasil con restos de moluscos, esqueletos de seres prehistóricos, huesos humanos, conchas y utensilios tallados en piedra o en huesos– con base en la dosis de radiación natural que esos materiales habían absorbido en el transcurso de los años en contacto con elementos tales como el torio, presentes en la arena de la playa.

Este trabajo redundó en una invitación para ejercer la docencia en la Harvard University, en Estados Unidos. Con todo, antes de partir rumbo a territorio norteamericano, Mascarenhas decidió ir a Japón para intentar obtener muestras de huesos de víctimas de las bombas atómicas con el objetivo de poner a prueba su método.

“Me dieron una mandíbula y resolví medir la dosis de radiación allá mismo, en la Universidad de Hiroshima. Yo necesitaba probar que mi descubrimiento era verdadero mediante la realización de experimentos”, comentó.

Mascarenhas logró demostrar que era posible obtener una señal dosimétrica de aquella muestra, pese a la tecnología aún rudimentaria que empleó y a la falta de computadoras que le ayudaran a procesar los resultados. Y ese trabajo se presentó con gran repercusión durante el tradicional March Meeting organizado anualmente por la American Physical Society. Mascarenhas se trajo las muestras a Brasil, en donde permanecen.

“En estos últimos 40 años ha habido un gran avance en la instrumentación, que se ha vuelto más sensible. Actualmente es posible ver el gráfico en la pantalla de la computadora y obtener una tabla con los datos digitalizados. Asimismo, los estudios de Física básica también han evolucionado y permiten simular y manipular la señal obtenida con la muestra mediante técnicas computacionales”, dijo Baffa.

Estos avances, añadió el investigador, han permitido en este nuevo trabajo separar la señal que corresponde a la dosis de radiación absorbida durante el ataque nuclear de la llamada señal de fondo, que es una especie de ruido que los científicos sospechan que es el resultado del calentamiento que el material sufrió durante la explosión.

“La señal de fondo es una línea ancha que puede ser producida por varias cosas distintas; no tiene una firma específica. En tanto, la señal dosimétrica tiene una característica espectral. Cada radical libre resonará en una determinada posición del espectro cuando se lo exponga a un campo magnético”, explicó Baffa.

La metodología

Para realizar la medición, los científicos removieron fragmentos milimétricos de la misma mandíbula empleada en el estudio anterior. Y se irradiaron nuevamente las muestras en el laboratorio, aplicando una técnica conocida como dosis aditiva.

“La agregamos radiación al material y vamos midiendo el crecimiento de la señal. Luego construimos una curva y efectuamos la extrapolación con el objetivo de calcular cuál era la dosis inicial, cuando la señal era supuestamente igual a cero. Es un método de calibración que nos permite medir muestras diferentes, pues cada hueso y cada parte del mismo hueso tienen una sensibilidad distinta a la radiación que depende de su composición”, explicó Baffa.

Merced a la combinación de técnicas, fue posible medir una dosis de aproximadamente 9,46 gray (Gy), a la que se considera alta, de acuerdo con Baffa. “Una dosis de 5 Gy expuesta por el todo el cuerpo, que corresponde a alrededor de la mitad del valor obtenido, ya es fatal”, dijo.

Este valor fue compatible con la dosis obtenida mediante la utilización de otras técnicas aplicadas en muestras no biológicas: en la medición de la luminiscencia de granos de cuarzo presentes en los fragmentos de ladrillos y tejas hallados en el lugar de las explosiones, por ejemplo. Según los autores, también está cerca del resultado obtenido mediante la aplicación de técnicas biológicas de medición en el marco de estudios a largo plazo en los cuales se utilizaron como parámetro las alteraciones presentes en el ADN de sobrevivientes.

“La medición que hemos obtenido es más confiable que la preliminar, y es la más actualizada. Pero actualmente estoy evaluando una metodología unas mil veces más sensible que la resonancia paramagnética. Dentro de algunos meses tendremos novedades”, adelantó Mascarenhas.

Puede leerse el artículo intitulado Electron spin resonance (ESR) dose measurement in bone of Hiroshima A-bomb victim (doi 10.1371/journal.pone.0192444), de Angela Kinoshita, Oswaldo Baffa y Sérgio Mascarenhas, en el siguiente enlace: journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0192444.