การวัดปริมาณไอออนของคาร์บอนด้วยอัลตราซาวนด์และการวัดช่วงโดยใช้นาโนดรอปเล็ตที่เปลี่ยนเฟสด้วยเปลือกโพลีเมอร์แบบฉีดได้: การศึกษาในหลอดทดลอง

ขอบคุณสำหรับการเยี่ยมชมของคุณ / คุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่รองรับสำหรับ CSS co., LTD. เพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์รุ่นใหม่ (หรือปิดโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
วิธีการที่อนุญาตให้มีการตรวจวัดปริมาณรังสีในแหล่งกำเนิดและการตรวจสอบพิสัยเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาด้วยรังสี เพื่อลดขอบเขตของความปลอดภัยที่จำเป็นโดยคำนึงถึงความไม่แน่นอนที่เกิดขึ้นตลอดขั้นตอนการรักษา การศึกษานี้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับปริมาณรังสีที่ไม่รุกล้ำสำหรับการรักษาด้วยรังสีคาร์บอนไอออนโดยอาศัยสารคอนทราสต์อัลตราซาวนด์แบบเปลี่ยนเฟส นาโนดรอปเล็ตแบบฉีดได้ทำจากแกนเพอร์ฟลูออโรบิวเทน (PFB) ที่แพร่กระจายได้ ทำให้เสถียรด้วยเปลือกโพลีไวนิลแอลกอฮอล์เชื่อมขวาง ซึ่งจะระเหยที่อุณหภูมิทางสรีรวิทยาเมื่อสัมผัสกับรังสีคาร์บอนไอออน (C-ion) เปลี่ยนพวกมันให้เป็นไมโครบับเบิลสะท้อน หยดนาโนที่ฝังอยู่ในแบบจำลองเนื้อเยื่อถูกฉายรังสี C ไอออนทางคลินิก 312MeV/U ที่ขนาด 0.1-4Gy และอุณหภูมิการฉายรังสี 37°C จากการประเมินการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์ของโหมดจำนวนมากและการเพิ่มความคมชัดก่อนและหลังการฉายรังสี พบว่าการกลายเป็นไอของนาโนดรอปเล็ตที่จุดสูงสุดของ C ion Bragg ที่เกิดจากการแผ่รังสีอย่างมีนัยสำคัญนั้นสามารถทำซ้ำการกระจัดในระดับซับมิลลิเมตรได้และขึ้นอยู่กับปริมาณรังสี ด้วยการเปลี่ยนตำแหน่งแบบจำลอง ช่วงลำแสง และการกระเจิงของยอดแบรกก์ การตอบสนองเฉพาะของนาโนดรอปเล็ตต่อ C ไอออนจึงได้รับการยืนยันเพิ่มเติม การตอบสนองของหยดนาโนต่อ C ไอออนได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นและไม่ขึ้นอยู่กับอัตราปริมาณรังสี การค้นพบในช่วงแรกเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของความก้าวหน้า ในการวัดปริมาณไอออนคาร์บอน ในร่างกาย และการตรวจสอบขอบเขตของนาโนดรอปเล็ต PFB ของเปลือกโพลีเมอร์
การฉายรังสีขั้นสูงโดยใช้ลำแสงอนุภาคที่มีประจุสูง เช่น โปรตอนและไอออนของคาร์บอน (C-ions) (หรือที่เรียกว่าการบำบัดแบบฮาโดรน) เพิ่งมีให้บริการในทางคลินิก และกำลังได้รับการพัฒนาทั่วโลกโดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มการรักษาเนื้องอกที่ดื้อยา นอกจากนี้ การรักษาด้วยฮาดรอนยังถือว่ามีประโยชน์มากกว่าการฉายรังสีแบบดั้งเดิมในการรักษามะเร็งใกล้อวัยวะสำคัญ เช่น มะเร็งเต้านมที่ด้านซ้ายใกล้หัวใจ โฟตอนรังสีเอกซ์ไม่น่าเป็นไปได้ อนุภาคที่มีประจุจะกระจายน้อยลงเมื่อทะลุเข้าไปในเนื้อเยื่อและกักเก็บพลังงานสูงสุดไว้ในช่วงกว้างไม่กี่มิลลิเมตร จากนั้นหยุด และปล่อยพลังงานส่วนใหญ่ออกมาในการลดขนาดยาส่วนปลายที่คมชัดเฉพาะที่ซึ่งเรียกว่าจุดสูงสุดของ Bragg 3,4,5 . ดังนั้น การกระจายขนาดยาที่ได้รับจากการใช้แฮดรอนจึงเหนือกว่าการกระจายขนาดยาที่ได้รับจากโฟตอน เนื่องจากมีช่วงการสะสมที่จำกัดและแคบ (เช่น การแพร่กระจายด้านข้างที่จำกัด) ของฮาดรอนในร่างกาย แม้ว่า C ไอออนและโปรตอนจะมีข้อได้เปรียบทางกายภาพที่คล้ายคลึงกันมากกว่ารังสีเอกซ์ แต่ C ไอออนจะแตกต่างจากโปรตอนในด้านคุณสมบัติทางชีววิทยาทางรังสี และโดยทั่วไปมีความเกี่ยวข้องกับการพยากรณ์โรคที่ไม่ดีและมีอัตราการเสียชีวิตสูงในการรักษา คอร์นีเลียส เอ. โทเบียสเสนอการใช้ไอออนคาร์บอนในการฉายรังสีเป็นครั้งแรก โดยให้เหตุผลว่าไอออนที่หนักกว่าอาจมีประสิทธิผลมากกว่าโปรตอน ความแตกต่างที่สำคัญในการกระจายขนาดยาระหว่างรังสีทั้งสองประเภทคือ C ไอออนมีส่วนหางที่กระจัดกระจายเล็กน้อยอยู่นอกระยะสลายตัวส่วนปลาย นอกจากนี้ ไอออน C ด้านข้างยังมีลักษณะการสลายตัวที่ชันกว่าลำแสงโปรตอน ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายมากกว่า เนื่องจากจุดสูงสุดของ Bragg ที่แคบกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยให้พวกมันโจมตีมวลเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและรักษาเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีได้ดีที่สุดก่อนและหลัง หลังจากเนื้องอก นอกจากนี้ การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ซึ่งเป็นความหนาแน่นพลังงานของอนุภาคมีประจุที่สะสมอยู่ในวัสดุที่ถูกเคลื่อนที่โดยโปรตอนปฐมภูมิต่อหน่วยความยาว ไอออน 7, 8, 9.C ทำให้เกิดการดูดซึมสัมพัทธ์สูงสุด (RBE) ที่จุดสูงสุดของ Bragg และแสดงประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุดในการต่อต้านเนื้องอกที่ดื้อยาที่ค่า LET 150-200 keV/μm10 และ 11 นอกจากนี้ ความก้าวหน้าล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติทางรังสีวิทยาของคาร์บอนที่แตกตัวเป็นไอออนหนาแน่นมีผลการรักษาเพิ่มเติมในการรักษาโรคมะเร็ง ซึ่งช่วยเพิ่มการตอบสนองทางระบบภูมิคุ้มกันและ ลดการสร้างเส้นเลือดใหม่และศักยภาพในการแพร่กระจายของเนื้อร้าย7. ความสนใจในศักยภาพทางคลินิกของ C ไอออนสะท้อนให้เห็นได้จากจำนวนผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาที่เพิ่มขึ้นในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา การทดลองระยะที่ 1 และ 2 ในญี่ปุ่นแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าหวังในผู้ป่วยมะเร็งตับอ่อนระยะลุกลามเฉพาะที่ เมื่อเร็วๆ นี้ การทดลองทางคลินิกระยะที่ 2 เพิ่มเติมได้ดำเนินการในเยอรมนีเพื่อยืนยันข้อค้นพบเหล่านี้ 12 อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของ Particle Therapy Collaboration Group (PTCOG) จำนวนศูนย์ที่ใช้งานอยู่ทั่วโลกยังคงจำกัดอยู่ที่ 12 แห่ง ส่วนใหญ่อยู่ในยุโรป (อิตาลี เยอรมนี ออสเตรีย) และเอเชีย (จีนและญี่ปุ่น) ในขณะที่ศูนย์ 13 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างในสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศส
จนถึงขณะนี้ หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดของตัวเลือกการบำบัดด้วยอนุภาคทั้งหมด รวมถึงการฉายรังสี C-ion ก็คือ