Radio-isotopen: kleine deeltjes met een enorme kracht

Wereldwijd maken duizenden ziekenhuizen gebruik van radioactieve isotopen, ook wel radio-isotopen of radiotracers genoemd, voor de diagnose en behandeling van tal van ziekten.

De productie van isotopen

Radio-isotopen worden verkregen door kernen te bestralen met neutronen in een onderzoeksreactor (of kernreactor), of met protonen in een deeltjesversneller of cyclotron.

In onderzoeksreactoren worden radio-isotopen in grote hoeveelheden geproduceerd op basis van verrijkt uranium. Het resultaat daarvan zijn splijtingsproducten met een langere levensduur. Cyclotrons hebben niet diezelfde productiecapaciteit en ze produceren radio-isotopen met een kortere levensduur. Heel wat ziekenhuizen beschikken al over cyclotrons, maar hun productiecapaciteit is momenteel nog onvoldoende.

Technetium-99 (Tc-99) is de meest gebruikte radio-isotoop ter wereld. Deze isotoop wordt in een onderzoeksreactor verkregen uit molybdeen-99 en wordt in België geproduceerd door het SCK CEN en het IRE. België voorziet zo 25% van de wereld en bijna heel Europa van isotopen voor de nucleaire geneeskunde. Bovendien worden jaarlijks over de hele wereld 6 miljoen onderzoeken verricht met radio-isotopen die door het IRE zijn geproduceerd.

Protontherapie is een andere wijdverbreide therapie die ook gebruikmaakt van radio-isotopen. IBA, in Louvain-la-Neuve, is de wereldleider op dat gebied en is daarnaast gespecialiseerd in deeltjesversnellers.

Het transport

De radioactiviteit van radio-isotopen neemt zeer snel af. De tijd waarin de helft ervan is verdwenen, wordt de halveringstijd genoemd. Die kan variëren van enkele uren tot meerdere dagen. Bij molybdeen-99 bedraagt de halveringstijd bijvoorbeeld 66 uur terwijl technetium-99m al na 6 uur de helft van zijn radioactiviteit is verloren.

Om alle eigenschappen van de medische radio-isotopen te behouden (voor diagnose en behandeling), is het dus absoluut noodzakelijk dat ze zo snel mogelijk tot bij de gebruiker worden gebracht. De Belgische firma Isotopes Services International (ISI), gespecialiseerd in het transport van radio-isotopen en radiofarmaca, is één van de marktleiders op dit gebied.

België is de tweede grootste producent ter wereld van radio-isotopen. Een positie die ons land in de toekomst wil behouden dankzij het MYRRHA-project.

Transport is een ware race tegen de klok

Voor de productie en het transport van die radio-isotopen moeten dus heel wat stappen doorlopen worden, en liefst zo snel mogelijk. Een overzicht van de race tegen de klok...

Stap 1: de target activeren

De uraniumtargets worden via beveiligd transport naar het SCK CEN in Mol vervoerd. Daar wordt het materiaal bestraald in de BR2 om verschillende types isotopen te produceren. Tijdens het bestralingsproces, dat 5 dagen duurt, wordt radioactief materiaal gemaakt waaruit vervolgens molybdeen-99 en andere isotopen kunnen worden gehaald.

Stap 2: het transport van de targets naar gespecialiseerde farmaceutische bedrijven

De volgende stap is het transport van die isotopen. Na het bestralingsproces verlaten de uraniumtargets het SCK•CEN, op weg naar hun volgende bestemming: de farmaceutische bedrijven die deze targets omzetten in medische radio-isotopen. Snelheid is daarbij cruciaal. De radioactiviteit, en dus de doeltreffendheid, van radio-isotopen vervalt immers bijzonder snel. De tijd waarin de helft ervan is verdwenen, wordt de halveringstijd genoemd. Die kan enkele dagen of, in dit specifieke geval, enkele uren zijn.

Stap 3: van target naar radio-isotoop

Zodra de uraniumtargets op hun bestemming aankomen, worden ze via een chemisch proces opgelost om er de medische radio-isotopen uit te kunnen halen. Wereldwijd bestaan er maar een paar gespecialiseerde inrichtingen waar dat mogelijk is: het Nationaal Instituut voor Radio-elementen (Institut des Radioéléments - IRE ) in Fleurus, België; Mallinckrodt Pharmaceuticals in Dublin, Ierland; GE Healthcare in Eindhoven, Nederland; NTP in Pretoria, Zuid-Afrika en ANSTO in Lucas Heights, Australië.

Alleen al met de radio-isotopen die het IRE produceert, kunnen wereldwijd 6 miljoen onderzoeken uitgevoerd worden, waarvan ongeveer de helft in Europa.

Stap 4: opnieuw onderweg

Wanneer het productieproces van de radio-isotopen achter de rug is, worden ze in een generator geplaatst om ze te beschermen tijdens het vervoer naar het ziekenhuis. Bovendien kunnen ze op die manier, eenmaal ter plaatse, snel en gemakkelijk worden gebruikt. In de generator verliezen de radio-isotopen 1% doeltreffendheid per uur, ofwel 25% per dag: snel zijn is dus de boodschap.

Het transport gebeurt over de weg of met het vliegtuig, over soms erg grote afstanden (zelfs helemaal tot in Amerika). In de luchthaven staat het vliegtuig klaar om de radioactieve colli in te laden. Terwijl het vliegtuig onderweg is, wordt de patiënt naar het ziekenhuis gebracht. Zodra het vliegtuig op de bestemming aankomt, worden de colli in allerijl overgebracht in een voertuig dat het vliegtuig staat op te wachten in de luchthaven, om de colli naar het ziekenhuis te brengen.

Stap 5: toediening bij de patiënt

Wanneer het product in het ziekenhuis aankomt, is de patiënt klaar voor zijn injectie. Na de ingreep wordt de patiënt verder opgevolgd. Na enkele uren of dagen is de radiotoxiciteit volledig verdwenen.

Marktleider in transport

Ongeveer 90% van het radioactieve materiaal dat in België wordt getranspoteerd van plek A naar B, is afkomstig van de medische sector. De overige 10% zijn radioactieve stoffen die bestemd zijn voor onderzoek, industriële toepassingen en kernenergie.

Voor het gebruik van radioactief materiaal zijn nationale en internationale transporten nodig. Jaarlijks vervoeren gespecialiseerde ondernemingen zo'n 400.000 colli met radioactieve stoffen in België. Dat komt overeen met ongeveer 40.000 transporten en gemiddeld ruim 100 colli per kalenderdag.

Zo'n 350.000 colli, goed voor 35.000 transporten, zijn voor de medische wereld bestemd. België is wereldwijd een van de marktleiders in de productie van radio-isotopen voor de nucleaire geneeskunde. Die stoffen moeten in ons land en de rest van de wereld verdeeld worden. Dat vervoer gebeurt over de weg en in de lucht, vooral via de luchthavens Brussel-Nationaal en Liège Airport. De helft daarvan zijn doorvoertransporten.

De industriële toepassingen vertegenwoordigen ongeveer 30.000 colli per jaar, goed voor 3.000 transporten. Voor de werking van de Belgische en buitenlandse kerncentrales en voor activiteiten die verband houden met de splijtstofcyclus, tellen we ongeveer 20.000 colli, ofwel 2.000 transporten per jaar. Meer dan de helft zijn doorvoerstromen. Ze gaan via de haven van Antwerpen.

België als onmisbare schakel

België behoort tot de absolute wereldtop in nucleaire geneeskunde. Het aantal patiënten en toepassingen van medische isotopen verloopt in stijgende lijn, en de verwachting is dat dit in de toekomst zal blijven stijgen. In het verleden werd de medische wereld al eens getroffen door een schaarste van radio-isotopen, en het risico op zo'n acute wereldwijde schaarste neemt nog toe. Bovendien is het aantal onderzoeksreactoren die radio-isotopen zoals molybdeen-99 kunnen produceren, op twee handen te tellen.

Gesterkt door zijn expertise, besloot België MYRRHA te lanceren, een nieuwe multifunctionele onderzoeksinfrastructuur in het SCK CEN in Mol. Over enkele jaren zal MYRRHA een onmisbare schakel zijn in de productie van medische radio-isotopen en geleidelijk de fakkel overnemen van de onderzoeksreactor BR2, die momenteel instaat voor gemiddeld 25% (op piekmomenten tot 65%) van de wereldwijde productie van M-99, de meest courant gebruikte radio-isotoop voor medisch gebruik.