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Il fantastico viaggio dei dosimetri al gel: come si è evoluta la tecnologia dal 1950 a oggi?
I dosimetri a gel sono sempre stati un elemento chiave nella radioterapia e nella tecnologia di misurazione della sicurezza. Sin dagli anni ’50, gli scienziati hanno esplorato come misurare la dose di radiazioni assorbita attraverso sistemi colloidali, un processo pieno di sviluppi sorprendenti e cambiamenti tecnologici. Questo articolo ti riporterà indietro alla storia dello sviluppo dei dosimetri a gel sin dalla loro nascita e discuterà della tecnologia più avanzata attualmente disponibile.
Prima esplorazione
I dosimetri a gel erano originariamente realizzati con sostanze chimiche sensibili alle radiazioni che subiscono cambiamenti fondamentali se esposti a radiazioni ionizzanti. Già negli anni ’50, i ricercatori utilizzavano i cambiamenti di colore nei coloranti per esplorare le dosi di radiazioni nei sistemi colloidali. Successivamente, nel 1957, i ricercatori utilizzarono misurazioni spettroscopiche per studiare la dose profonda di fotoni ed elettroni nel gel di agar.
Quando le radiazioni colpiscono, la struttura molecolare nel sistema colloidale cambierà. Questo cambiamento è la base per misurare la dose assorbita.
Sviluppo del dosimetro gel Fricke
Nel 1984, Gore e altri ricercatori hanno dimostrato come misurare i cambiamenti indotti dalle radiazioni nelle soluzioni dosimetriche di Fricke attraverso la risonanza magnetica nucleare (NMR). Il loro studio ha confermato che gli ioni ferro (Fe2+) vengono convertiti in ioni ferro (Fe3+) e questa conversione può essere quantificata mediante misurazioni della velocità di rilassamento NMR. Nel 1986, Appleby et al. riferirono che le soluzioni del dosimetro di Fricke potevano essere disperse in una matrice colloidale per ottenere informazioni tridimensionali sulla dose spaziale utilizzando la risonanza magnetica (MRI).
Con l'approfondimento della ricerca, i ricercatori hanno scoperto che il dosimetro del gel Fricke non poteva mantenere una distribuzione stabile della dose perché gli ioni si diffondevano nel gel dopo la radiazione.
Innovazione nel dosimetro di gel polimerico
Il concetto di dosimetro a gel polimerico è stato proposto per la prima volta nel 1954. Nel 1961, Boni utilizzò la poliacrilammide come dosimetro gamma e nel 1992 Kenan et al riportarono la dose assorbita rivelata dal test di rilassamento longitudinale NMR. Nel 1992, Maryanski et al. hanno proposto una nuova formula per il dosimetro in gel chiamata BANANA, basata sulla polimerizzazione di acrilammide e N,N'-dimetilacrilammide. La stabilità di questo sistema era significativamente superiore a quella del dosimetro a forma di gel di tipo Fricke.
La reazione di polimerizzazione del dosimetro colloidale BANANA viene avviata dai radicali liberi generati dalla radiodissociazione dell'acqua, migliorando significativamente la stabilità della distribuzione della dose.
L'emergere del dosimetro di gel polimerico privo di ossigeno
Nel 2001, Fong et al hanno pubblicato un nuovo dosimetro di gel polimerico chiamato MAGIC, che ha migliorato la manovrabilità del dosimetro di gel. Questo nuovo dosimetro gelatinoso risolve efficacemente il problema dell'inibizione dell'ossigeno e può essere prodotto in un laboratorio senza un ambiente anaerobico rigoroso. I componenti principali della colla polimerica MAGIC sono acido metacrilico, acido ascorbico e rame. L'emergere di questa nuova formula rappresenta una svolta rivoluzionaria nei dosimetri di gel.
L'emergere di MAGIC rende la produzione di dosimetri in gel più flessibile e amplia notevolmente le possibilità nelle applicazioni cliniche.
Conferenze internazionali e il loro impatto
Dal 1996, la comunità internazionale ha iniziato a prestare attenzione alla ricerca e all'applicazione dei dosimetri colloidali durante la conferenza Clive Baldock e L. John Schreiner hanno discusso l'opportunità di tenere una conferenza speciale sui dosimetri colloidali. Nel 1999 si è tenuta nel Kentucky, negli Stati Uniti, la prima conferenza DosGel, con lo scopo di riunire ricercatori e utenti interessati alla tecnologia di misurazione della dose di radiazioni 3D.
Questa serie di incontri non solo ha promosso scambi accademici, ma ha anche promosso la pratica clinica della tecnologia del dosimetro a gel.
Prospettive della tecnologia attuale
Con il progresso della tecnologia della radioterapia, è in aumento anche la richiesta di metodi di misurazione della dose tridimensionale ad alta precisione. La ricerca e lo sviluppo di vari nuovi dosimetri di gel avanza costantemente per soddisfare i requisiti clinici. Tuttavia, sono ancora necessarie ulteriori discussioni e ricerche per un’applicazione clinica diffusa dei dosimetri a gel in futuro.
Stiamo assistendo a rapidi progressi tecnologici. In che modo i dosimetri con gel continueranno ad evolversi nella radioterapia e quali nuove sfide e opportunità dovranno affrontare?
