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Dosimètres polymères : quelles avancées surprenantes ont été réalisées dans leur développement ?
Alors que les effets des radiations deviennent de plus en plus préoccupants, le développement de dosimètres en polymère a une fière histoire de progrès technologique. Les produits chimiques sensibles aux rayonnements utilisés dans ces dosimètres, lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements ionisants, présentent des changements fondamentaux dans leurs propriétés physiques en fonction de la dose de rayonnement absorbée. Historiquement, depuis 1950, les doses de rayonnement dans les colloïdes ont été étudiées en utilisant le changement de couleur des colorants provoqué par le rayonnement. En 1957, la dose de profondeur des photons et des électrons dans le gel d'agarose a été calculée par spectrophotométrie.
Cependant, la plupart des dosimètres à colle actuels sont basés sur une étude révolutionnaire proposée par Gore et al. en 1984, qui ont démontré avec succès comment utiliser la technologie de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour mesurer les changements dans les solutions de dosimètre Fricke causés par les rayonnements ionisants.
« Avec le développement de la technologie, les dosimètres polymères ont non seulement amélioré la précision de la mesure de dose, mais ont également considérablement élargi leurs applications dans le domaine clinique. »
Les dosimètres polymères sont généralement divisés en type Fricke et type polymère. Les dosimètres à gel Fricke s'appuient sur les propriétés de résonance magnétique nucléaire des solutions de Fricke ou de sulfate d'acier, et ces appareils sont capables de fournir des informations de dose spatiales tridimensionnelles. Cependant, ces dispositifs ne peuvent pas maintenir une distribution de dose stable en raison de problèmes de diffusion des ions. Au début des années 1990, ce problème était considéré comme un obstacle important aux progrès ultérieurs en dosimétrie sur gel.
Les recherches sur les dosimètres adhésifs polymères remontent à 1954, lorsqu'Alexander et al. ont discuté de l'effet des rayonnements ionisants sur le polyméthacrylate. De nombreuses études ultérieures ont exploré l’utilisation de différents polymères dans la dosimétrie des rayonnements. En 1992, Maryanski et al. ont proposé une formulation de dosimètre colloïdal à base d'acrylamide et de N,N'-diacrylamide, et l'ont nommée BANANA. Ce système peut éviter le problème de diffusion de la colle Fricke et montrer une distribution de dose post-irradiation relativement stable.
« Avec le développement et l’amélioration de la technologie des colles polymères, les perspectives d’application clinique deviennent plus prometteuses. »
En 1994, la formule BANANA a été encore affinée en remplaçant l'agar par de la gélatine et nommée BANG, marquant le début d'une série de dosimètres à gel polymère. La formulation a ensuite été brevetée et commercialisée par MGS Research Inc. comme le premier dosimètre à gel polymère sur le marché.
Cependant, une limitation importante des dosimètres polymères est leur sensibilité à l’oxygène ambiant. Cela signifie que le processus de fabrication doit être réalisé dans un environnement sans oxygène. Ce problème affecte la précision des dosimètres lors de l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour des applications cliniques. Des études menées par De Deene et al. ont montré que cette suppression d’oxygène est également l’une des principales causes des problèmes de précision de mesure de dose.
En 2001, Fong et al. ont publié une nouvelle formule de dosimètre à gel polymère, le gel MAGIC. Ce nouveau dosimètre à gel résout le problème de l'inhibition de l'oxygène en l'associant à un complexe métallo-organique, ce qui lui permet d'être produit en laboratoire. La formule de la colle MAGIC comprend de l'acide acrylique, de l'acide ascorbique, de la gélatine et du cuivre, et elle accomplit sa fonction en liant l'oxygène dans la solution via l'acide ascorbique. Cette avancée a ouvert la voie à une nouvelle classe de dosimètres adhésifs sans oxygène, en contraste frappant avec les formulations PAG précédentes.
« L'innovation de la colle MAGIC ouvre la voie à l'avenir des dosimètres à colle polymère, redéfinissant les possibilités d'applications cliniques. »
Depuis 1999, les séries de conférences DosGel et IC3DDose du monde entier offrent une plate-forme aux chercheurs et aux cliniciens pour partager de nouvelles technologies, favorisant ainsi le développement rapide de la technologie des dosimètres à gel polymère. Bien que l’application clinique du gel polymère soit encore en cours d’exploration, la forte augmentation de la demande en technologie de radiothérapie tridimensionnelle de haute précision montre des possibilités futures illimitées dans ce domaine. Dans un environnement médical en constante évolution, les avancées dans le domaine des dosimètres polymères suscitent des attentes quant à leur développement futur en termes de sécurité et d’efficacité.
Derrière ces avancées, les progrès technologiques peuvent-ils continuer à améliorer notre mesure et notre application des rayonnements, apportant ainsi plus d’espoir pour les traitements futurs ?
