L’accordo tra CNAO, Centro nazionale di Adroterapia Oncologica di Pavia, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il Politecnico di Milano e l’Università di Pavia ha una durata di cinque anni e ha come protagonista l’acceleratore per la produzione di fasci di neutroni che sarà installato al CNAO nel 2024 e verrà utilizzato per sviluppare la Boron Neutron Capture Therapy, che consiste nell’irradiare con fasci di neutroni le cellule tumorali dopo aver veicolato al loro interno un farmaco contenente un atomo di un particolare elemento chimico, il Boro-10.

L’interazione tra i neutroni e il Boro-10 determina la distruzione selettiva delle cellule tumorali e si prevede possa essere molto efficace per combattere i tumori più complessi. La novità consiste nel fatto che fino a pochi anni fa la produzione di neutroni, in quantità sufficiente a innescare il processo, era possibile solo attraverso i reattori nucleari, mentre ora è possibile anche con un acceleratore di piccole dimensioni come quello, unico in Italia, installato al CNAO.

Fasci di particelle

Il trattamento dei tumori tramite adroterapia presuppone l’utilizzo di un complesso acceleratore di particelle, detto sincrotrone, la cui funzione consiste nello scomporre gli atomi e nel creare fasci di particelle subatomiche (protoni e ioni carbonio) da indirizzare sulle cellule del tumore per distruggerle.

Il sincrotrone, collocato in un bunker di 1600 metri quadrati nella sede di Pavia, ha la forma di un anello di 25 metri di diametro e 80 metri di circonferenza ed è isolato dal resto della struttura con schermature per le radiazioni in cemento armato che vanno dai due ai sei metri di spessore. Queste schermature sono necessarie a proteggere i frequentatori del centro dal pericolo delle radiazioni.

In due differenti zone interne alla circonferenza si trovano due dispositivi chiamati sorgenti, da cui nascono i fasci di particelle necessari ad effettuare le sedute di adroterapia. All’interno delle sorgenti si trova il plasma formato dagli atomi dei gas, che hanno perso gli elettroni. Con campi magnetici e radiofrequenze, tali atomi vengono estratti e si selezionano i protoni e gli ioni di carbonio. Nascono allora i pacchetti di fasci composti, ognuno, da miliardi di particelle.

Questi pacchetti sono preaccelerati e inviati al sincrotrone dove, inizialmente, viaggiano a circa 30.000 chilometri al secondo.

Successivamente sono accelerati fino a energie cinetiche di 250 MeV per i protoni e 4800 MeV per gli ioni carbonio (il MeV, equivalente ad un milione di elettronvolt, è l’unità di energia utilizzata nei fenomeni su scala atomica e nucleare).

Per raggiungere questa velocità percorrono circa 30.000 chilometri in mezzo secondo dopodiché vengono inviati nelle tre sale di trattamento. Il fascio che colpisce le cellule del tumore è un “pennello” che agisce con una precisione di 200 micrometri (due decimi di millimetro). Il CNAO oggi è uno dei sei centri al mondo in grado di utilizzare fasci di particelle (ioni carbonio e protoni) per curare tumori non operabili e radio-resistenti.

“La collaborazione tra Cnao, Infn, Università di Pavia e Politecnico di Milano – prosegue la nota – si focalizzerà in particolare sull’avvio della sperimentazione pre-clinica e clinica della Bnct e sull’ottenimento della marcatura Ce che certifica che il dispositivo medico rispetti i requisiti essenziali per la sicurezza del paziente“. Fra le patologie tumorali trattate al CNAO ci sono il tumore dell’encefalo, base cranica, midollo spinale, addome, testa, collo, vie respiratorie, arti, colonna vertebrale e altri.