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La méthodologie neuve active le rail en temps réel de la chimie de rayonnement induit de proton dans l'eau

Le traitement de proton est une forme prometteuse de radiothérapie employée pour détruire des cellules cancéreuses et pour arrêter effectivement leur reproduction rapide. Tandis que cette demande de règlement peut également être fournie dans différentes modalités (c.-à-d. des électrons et des rayons X), le traitement de proton limite les dégâts au tissu sain par énergie déposante en volume fortement localisé de dose.

La compréhension principale pour le traitement de proton est contenue dans la composition chimique de l'eau induite par la radiation qui se produit juste après l'interaction. C'est parce que pas moins d'une radiothérapie de 66 pour cent déposée dans un volume tumorale est au commencement absorbé par des molécules d'eau dans les cellules cancéreuses. Les procédés de suite sont pour cette raison un sujet d'intérêt scientifique considérable.  

« C'est à ces niveaux principaux que les graines pour la chimie de rayonnement suivante sont semées, » a expliqué Brendan Dromey, le chercheur de fil sur ce projet et un lecteur au centre pour la physique des plasmas à l'université Belfast de la Reine. « Et il est là de cela que nous pouvons commencer pour établir des modèles des premiers principes qui nous permettront de gagner une pleine compréhension de la façon dont ceux-ci des procédés tôt affectent éventuel la mort de cellule tumorale. »

Quand les protons énergétiques entrent dans l'eau, ils peuvent ioniser les molécules d'eau produisant des électrons libres. Dans la réaction, les molécules d'eau avoisinantes peuvent se changer de vitesse de sorte que leurs aspects positifs l'orient vers ces électrons libérés et protègent leur charge négative. Jusqu'à présent, la méthodologie pour surveiller les parties de ce procédé s'est fondée sur « des techniques indirectes de balayage. » Ceci, cependant, exige l'utilisation des additifs chimiques qui augmentent simultanément la complexité de l'observation. L'approche neuve substitue Scavenger chimiques à une installation expérimentale avec la définition temporelle améliorée.

Dromey et ses collègues en Suède, en Allemagne et en Irlande du Nord décrivent leur travail cette semaine dans les lettres de physique appliquée de tourillon, de publier d'AIP.

« Pour employer une analogie de la photographie, la méthodologie existante a eu une résolution temporelle qui a fonctionné comme un appareil-photo avec la vitesse de volet lente. Si les procédés, tels que ces changements chimiques initiaux, progressaient rapidement, la vitesse de volet lente a signifié qu'on ne saisirait pas les détails du mouvement et l'image produite serait tremblée. L'installation et la méthodologie neuves que nous donnons en notre article fonctionne comme un appareil-photo avec une vitesse de volet rapide. Elle nous permet de capter l'évolution chimique rapide dans le petit groupe élevé, » Dromey a dit.

« Puisque notre méthodologie n'emploie pas des produits chimiques de balayage, nous pouvons travailler avec des molécules d'eau dans un d'origine, environnement contrôlé. D'ailleurs, notre technique comporte une résolution temporelle principale qui est moins qui une picoseconde ou une de trillionièmes d'une seconde. Même lorsque nous factorisons dans la diagnose, la résolution temporelle est moins de cinq picosecondes. Nous pouvons maintenant suivre la chimie de rayonnement qui suit l'ionisation initiale des molécules d'eau pendant qu'ils dévoilent en temps réel, » Dromey a dit, dont la recherche est également financée par le Conseil " Recherche " de bureau d'études et de sciences physiques au R-U.

« Deux innovations importantes représentent cette amélioration. D'abord, nous employons des paquets d'impulsions des protons accélérés par l'installation de laser de la haute énergie TARANIS dans l'université Belfast de la Reine. L'accélération de sous-picoseconde d'une population premier froide de proton permet le rétablissement d'un pouls ultra-rapide avec l'écart inhérent inférieur de thermique. En second lieu, nous utilisons le même laser pour produire du pouls des protons et de la sonde qui nous permet de suivre le progrès de la chimie de rayonnement. Ceci élimine l'instabilité électrique qu'on trouve dans plus traditionnel, les systèmes basés par cavité de radiofréquence, » Dromey a dit. « Qui a indiqué, il est important de noter qu'en termes de stabilité d'énergie et qualité de faisceau il reste développement important exigé pour que les accélérateurs basés sur le laser apparient le rendement de ces machines. »

Lovisa Senje, un étudiant au doctorat du département de physique à l'université de Lund et d'auteur important sur le papier, ajouté, « les pouls ultra-courts de proton produits dans notre installation expérimentale, en combination avec le nombre élevé de protons selon le pouls, mènent à une seule possibilité d'étudier comment l'eau réagit à l'irradiation extrême par des protons. Nous pouvons réellement voir que dans ces conditions les procédés suivant le dépôt d'énergie des protons dans la modification de l'eau. »

« Une des choses les plus intéressantes que nous avons découvertes avec l'avantage d'une meilleure définition temporelle est qu'il semble y a un délai dans la formation de la bande d'absorption des électrons solvatisés après exposition aux protons, » Dromey a dit. « C'était étonnant parce que la recherche antérieure propose que vous ne voyiez pas type ce délai quand vous exposez des molécules d'eau aux rayons X ou aux électrons. Nos travaux futurs se concentreront sur explorer systématiquement ce délai plus plus loin. »