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Il dosimetro del gel Fricke: perché la sua storia è così affascinante?
Da quando gli esseri umani hanno iniziato a esplorare il mondo delle radiazioni, i dosimetri a gel hanno svolto un ruolo importante in questo processo. In particolare, la storia del dosimetro gel Fricke è piena di storie di cambiamento scientifico e innovazione tecnologica. Dalle prime ricerche alle applicazioni moderne, in che modo il dosimetro gel Fricke ha influenzato il progresso della medicina e del trattamento radioattivo?
I dosimetri a gel, chiamati anche dosimetri a gel Fricke, sono fabbricati con sostanze chimiche sensibili alle radiazioni che, dopo l'irradiazione con radiazioni ionizzanti, subiscono un cambiamento fondamentale nelle loro proprietà in funzione della dose di radiazioni assorbita.
Già nel 1950, gli scienziati iniziarono a utilizzare il cambiamento di colore dei pigmenti nelle sostanze colloidali indotto dalle radiazioni per misurare le dosi di radiazioni. Nel 1957, i ricercatori usarono la spettrofotometria per esplorare la dose profonda di fotoni ed elettroni nel gel di agar. Nel corso del tempo, Gore et al. nel 1984 mostrarono come la misurazione degli effetti delle radiazioni mediante la risonanza magnetica nucleare (NMR) potesse diventare una possibile soluzione, basata sulla soluzione dosimetrica di Fricke sviluppata negli anni '40.
I dosimetri di Fricke sono generalmente di due tipi; dosimetri di Fricke e a gel polimerico e vengono solitamente valutati o "letti" utilizzando la risonanza magnetica (MRI), la tomografia ottica computerizzata (CT), la TC a raggi X o gli ultrasuoni.p>
Il dosimetro colloidale di Fricke funziona modificando gli ioni di ferro ferroso (Fe2+) nella soluzione di dosimetria chimica attraverso le radiazioni, convertendoli in ioni di ferro ferrico (Fe3+) e utilizzando il tempo di rilassamento dell'NMR per quantificare questi cambiamenti. Tuttavia, questi dosimetri presentano difetti nella teoria e nelle applicazioni pratiche. Ad esempio, la diffusione degli ioni dopo la radiazione influenzerà la stabilità della dose.
Con l'esplorazione dei dosimetri colloidali polimerici, la comunità scientifica iniziò a proporre questo concetto nel 1954. Le prime ricerche si concentrarono sul modo in cui il polimetilmetacrilato (PMMA) viene influenzato dalle radiazioni e nel 1961 Boni utilizzò la poliacrilammide per condurre esperimenti sulla dosimetria gamma. Questa colla polimerica standard a base di ammina è stata migliorata da Maryanski nel 1992 per formare la formula BANANA, che da allora è stata ampiamente utilizzata.
A questo sistema è stato dato l'acronimo BANANA per via dell'utilizzo dei componenti chimici (bis, acrilammide, protossido di azoto e agarosio).
Ma come la colla Fricke, anche i dosimetri di colla polimerica devono affrontare sfide. La loro sensibilità all'ossigeno atmosferico richiede la fabbricazione in un ambiente privo di ossigeno, incontrando quindi ostacoli nell'applicazione clinica. La nanotecnologia GEL proposta nel 1996 ha spinto gli scienziati a prestare attenzione al miglioramento delle proprietà antiossidanti dei dosimetri, per poi sviluppare un nuovo prodotto: la colla MAGIC.
Uno sviluppo significativo nel campo della dosimetria del gel si è verificato quando i risultati dell'utilizzo di una formulazione alternativa del dosimetro in gel polimerico sono stati pubblicati da Fong et al nel 2001.
Questo nuovo dosimetro per colla in plastica è in grado di legare l'ossigeno atmosferico, evitando i precedenti problemi di soppressione dell'ossigeno e consentendo la fabbricazione su un banco di laboratorio. Questa scoperta segna un importante passo avanti verso l’applicazione clinica e ha attirato l’attenzione e il seguito di molti ricercatori.
Dal 1999, la serie internazionale di conferenze sui dosimetri in gel - la storia di DosGel e IC3DDose, ha visto il continuo sviluppo di questa tecnologia. In questi incontri, esperti provenienti da diversi settori comunicano sull'applicazione della tecnologia di dosimetria delle radiazioni 3D nel trattamento del cancro e discutono gli ultimi risultati della ricerca dalla scienza di base alle applicazioni cliniche.
Lo scopo del primo workshop era quello di riunire individui, sia ricercatori che utenti, interessati all'applicazione delle tecniche di dosimetria delle radiazioni tridimensionali nel trattamento del cancro.
Con il passare del tempo, la domanda di radioterapia ad alta precisione è in aumento e lo sviluppo di dosimetri a gel può rispondere a questa sfida. Tuttavia, nonostante i molti progressi, la praticità clinica delle aspettative teoriche richiede ancora una riflessione e un miglioramento continui.
La storia del dosimetro gel Fricke non è solo l'emblema dello sviluppo scientifico, ma anche il risultato dell'integrazione di tecnologia e pratica clinica. In questo processo, possiamo realizzare pienamente l'importante ruolo che questa tecnologia potrebbe svolgere nel futuro trattamento del cancro?
