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Dosimetri polimerici: quali sorprendenti progressi sono stati compiuti nel loro sviluppo?
Poiché gli effetti delle radiazioni stanno diventando sempre più preoccupanti, lo sviluppo di dosimetri polimerici vanta una gloriosa storia di progresso tecnologico. Le sostanze chimiche sensibili alle radiazioni utilizzate in questi dosimetri, quando esposte a radiazioni ionizzanti, mostrano cambiamenti fondamentali nelle loro proprietà fisiche a seconda della dose di radiazioni assorbita. Storicamente, a partire dal 1950, le dosi di radiazioni nei colloidi sono state studiate utilizzando il cambiamento di colore dei coloranti causato dalle radiazioni. Nel 1957 la dose profonda di fotoni ed elettroni nel gel di agarosio fu calcolata mediante spettrofotometria.
Tuttavia, la maggior parte degli attuali dosimetri per colla si basa su uno studio rivoluzionario proposto da Gore et al. nel 1984, che ha dimostrato con successo come utilizzare la tecnologia della risonanza magnetica nucleare (NMR) per misurare i cambiamenti nelle soluzioni del dosimetro di Fricke causati dalle radiazioni ionizzanti.
"Con lo sviluppo della tecnologia, i dosimetri polimerici non solo hanno migliorato la precisione della misurazione della dose, ma hanno anche ampliato significativamente le loro applicazioni in campo clinico."
I dosimetri polimerici sono generalmente suddivisi in tipo Fricke e tipo polimerico. I dosimetri a gel di Fricke sfruttano le proprietà di risonanza magnetica nucleare delle soluzioni di Fricke o di solfato di acciaio e sono in grado di fornire informazioni tridimensionali sulla dose spaziale. Tuttavia, questi dispositivi non riescono a mantenere una distribuzione stabile della dose a causa di problemi di diffusione degli ioni. Nei primi anni Novanta, questo problema era considerato un ostacolo significativo agli ulteriori progressi nella dosimetria su gel.
La ricerca sui dosimetri adesivi polimerici risale al 1954, quando Alexander et al. discussero l'effetto delle radiazioni ionizzanti sul polimetacrilato. Molti studi successivi hanno esplorato l'uso di diversi polimeri nella dosimetria delle radiazioni. Nel 1992, Maryanski et al. hanno proposto una formulazione di dosimetro colloidale basata su acrilammide e N,N'-diacrilammide e l'hanno chiamata BANANA. Questo sistema può evitare il problema della diffusione della colla di Fricke e mostrare una distribuzione della dose post-irradiazione relativamente stabile.
"Con lo sviluppo e il miglioramento della tecnologia della colla polimerica, le prospettive di applicazione clinica stanno diventando più rosee."
Nel 1994, la formula BANANA venne ulteriormente perfezionata sostituendo l'agar con la gelatina e denominata BANG, segnando l'inizio di una serie di dosimetri in gel polimerico. La formulazione è stata successivamente brevettata e commercializzata da MGS Research Inc. come primo dosimetro in gel polimerico sul mercato.
Tuttavia, un limite significativo dei dosimetri polimerici è la loro sensibilità all'ossigeno ambientale. Ciò comporta che il processo di produzione debba essere eseguito in un ambiente privo di ossigeno. Questo problema influisce sulla precisione dei dosimetri quando si utilizza la risonanza magnetica per immagini (RMI) per applicazioni cliniche. Studi condotti da De Deene et al. hanno dimostrato che questa soppressione dell'ossigeno è anche una delle cause principali dei problemi di accuratezza nella misurazione della dose.
Nel 2001, Fong et al. hanno pubblicato una nuova formula di dosimetro a gel polimerico, il gel MAGIC. Questo nuovo dosimetro a gel supera il problema dell'inibizione dell'ossigeno combinandolo con un complesso metallo-organico, consentendone la produzione in un ambiente di laboratorio. La formula della colla MAGIC comprende acido acrilico, acido ascorbico, gelatina e rame e svolge la sua funzione legando l'ossigeno nella soluzione attraverso l'acido ascorbico. Questa innovazione ha aperto la strada a una nuova classe di dosimetri adesivi privi di ossigeno, in netto contrasto con le precedenti formulazioni PAG.
"L'innovazione della colla MAGIC apre la strada al futuro dei dosimetri con colla polimerica, ridefinendo le possibilità delle applicazioni cliniche."
Dal 1999, le serie di conferenze DosGel e IC3DDose in tutto il mondo hanno offerto una piattaforma a ricercatori e medici per condividere nuove tecnologie, promuovendo il rapido sviluppo della tecnologia dei dosimetri su gel polimerico. Sebbene l'applicazione clinica del gel polimerico sia ancora in fase di sperimentazione, il forte aumento della domanda di tecnologie di radioterapia tridimensionale ad alta precisione lascia intravedere possibilità future illimitate in questo campo. In un contesto medico in continua evoluzione, i progressi nei dosimetri polimerici accrescono le aspettative per il loro futuro sviluppo in termini di sicurezza ed efficacia.
Dietro queste scoperte, i progressi tecnologici possono continuare a migliorare la misurazione e l'applicazione delle radiazioni, portando maggiori speranze per i trattamenti futuri?
