Kanser için proton tedavisi? Lazer parçacık hızlandırıcı tarafından üretilen proton ışınının enerjisini iki katına çıkarın!
İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve Göteborg Üniversitesi'nden araştırmacılar, lazer parçacık hızlandırıcı tarafından üretilen proton ışınının enerjisini ikiye katlayabilen yeni bir yöntem önerdiler. Bu buluş, proton tedavisi de dahil olmak üzere birçok uygulama için kullanılabilecek daha küçük, daha ucuz cihazlara yol açabilir. Proton terapisi, kanserli tümörlere hızlandırılmış proton ışınları fırlatmayı ve onları radyasyonla öldürmeyi içerir. Ancak gerekli ekipman çok büyük ve pahalıdır ve dünya çapında yalnızca birkaç yerde mevcuttur. Modern yüksek enerjili lazerler, parçacıkları geleneksel hızlandırıcılardan çok daha kısa bir mesafede hızlandırabildikleri için ekipman boyutunu ve maliyetini azaltma potansiyeli sunar: kilometreden metreye.
Sorun şu ki, tüm dünyadaki araştırmacıların çabalarına rağmen, lazerin ürettiği mevcut proton ışını enerjisi yeterli değil. Ancak şimdi, İsveçli araştırmacılar enerjiyi ikiye katlayabilecek yeni bir yöntem önerdiler - bu büyük bir ilerleme. Standart yöntem, yüksek yüklü protonlardan oluşan bir ışın üretmek için etkileşime giren ince bir metal folyoya bir lazer darbesi ateşlemeyi içerir. Yeni yöntem, önce lazeri daha düşük yoğunluklu iki darbeye ayırmak ve ardından bunları aynı anda iki farklı açıdan folyoya ateşlemektir. Folyo üzerinde iki darbe çarpıştığında, oluşan elektromanyetik alan folyoyu çok verimli bir şekilde ısıtır. Bu teknik, aynı anda daha yüksek enerjili protonlar üretmek için standart yöntemle aynı başlangıç lazer enerjisini kullanır.
- (Bokeyuan-Resim) Standart lazer proton ışını, lazer darbelerinin ince metal folyoya yayılmasıyla üretilir. Yeni yöntem, önce lazeri daha düşük yoğunluklu iki darbeye ayırmak ve ardından bunları aynı anda iki farklı açıdan folyoya ateşlemektir. Fotoğraf: Yen Strandqvist / Chalmers Teknoloji Üniversitesi
Bu umut etmeye cesaret etmekten daha iyidir ve amaç, mevcut proton terapisinde fiilen kullanılan enerji seviyelerine ulaşmaktır. Gelecekte, sıradan bir hastanenin hastalara proton tedavisi sağlayabilmesi için, mevcut ölçeğin yalnızca onda biri olan daha küçük ekipman üretilebilir. Proton terapisinin benzersiz avantajı, kanser hücrelerini kesin olarak hedefleyebilmesi ve yakındaki sağlıklı hücrelere veya organlara zarar vermeden onları öldürebilmesidir. Bu nedenle, bu yöntem, beyinde veya omurgada bulunanlar gibi derin tümörlerin tedavisi için gereklidir. Proton ışınının enerjisi ne kadar yüksekse, vücuda o kadar çok nüfuz edebilir ve kanser hücrelerine nüfuz edebilir. Araştırmacılar, proton ışınının enerjisini ikiye katlama konusunda büyük bir atılım yapmış olsalar da, nihai hedef hala çok uzakta.
Chalmers Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Profesör Tunde Fulop şunları söyledi: Vücudun derinliklerine ulaşmak için mevcut enerji seviyesinin 10 katına ulaşmak gerekiyor. Hedeflerimden biri daha fazla insanın proton tedavisi almasına yardımcı olmaktır.Belki bu önümüzdeki 30 yıl, ama ileriye dönük her adım önemli. Hızlandırılmış Proton, yalnızca kanser tedavisi ile ilgilenmez. Radyoaktif malzemeleri daha az zararlı hale getirmek için farklı malzemeleri araştırmak ve analiz etmek için kullanılabilirler. Havacılık endüstrisi için de çok önemlidir.Yüksek enerjili protonlar, uydulara ve diğer uzay ekipmanlarına zarar verebilecek kozmik radyasyonun büyük bir bölümünü oluşturur. Laboratuvarda yüksek enerjili proton üretimi, araştırmacıların bu hasarın nasıl oluştuğunu incelemelerine ve uzay yolculuğunun basıncına daha iyi dayanabilecek yeni malzemeler geliştirmelerine olanak tanıyor.
Chalmers araştırmacıları Julian Ferri ve Tunde Fulop, Göteborg Üniversitesi'nden araştırma görevlisi Evangelos Siminos ile birlikte sonuçları sayısal simülasyonlarla doğruladı. Bu yöntemin fizibilitesi, sonraki adım deneyler yapmak için Lund Üniversitesi ile işbirliği yapmaktır. Proton ışınının enerji seviyesini daha da artırmak için çeşitli yöntemler şu anda incelenmektedir. Belirli bir anda, yeryüzünde parlayan tüm güneş ışığının bir kum tanesine odaklandığını hayal edin.Yoğunluğu hala kullandığımız lazer ışınının yoğunluğundan daha azdır. Şimdiki zorluk protonlara daha fazla lazer enerjisi sağlamaktır. Bu yeni bilimsel başarı "İletişim Fiziği" nde yayınlandı.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Chalmers Teknoloji Üniversitesi
Referans dergisi "Nature" "Communications Physics"
DOI: 10.1038 / s42005-019-0140-x
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
