Međunarodni istraživački tim, predvođen Univerzitetom Volongong (UOV), otkrio je da bi nosivi organski rendgenski senzori mogli ponuditi sigurnije protokole radioterapije za pacijente sa rakom.
Svakog dana u Australiji više od 400 ljudi ima dijagnozu raka, a 50% ovih ljudi će se dalje lečiti radioterapijom. Neželjeni efekti lečenja raka, uključujući zračenje, mogu biti iscrpljujući.
Dr Jessie Posar iz UOV-ove škole fizike predvodi istraživački tim koji istražuje ponašanje organskih rendgenskih senzora. Njihov rad „Fleksibilni organski rendgenski senzori: rešavanje ključnih ograničenja PET supstrata“, objavljen danas (22. novembra) u časopisu Napredni funkcionalni materijali, pokazuje obećavajuće rezultate.
„Radioterapija ima za cilj da koristi spoljašnji snop jonizujućeg zračenja da ubije ili ošteti ćelije raka bez oštećenja okolnih zdravih ćelija ili organa. Ovo zahteva preciznu isporuku protokola lečenja kako bi se optimizovali rezultati i minimizirali neželjeni efekti“, rekao je dr Posar.
„Na primer, akutna toksičnost kože je uobičajena nuspojava i doživljava je kod 70% do 100% pacijenata sa rakom dojke. Dakle, jasno je da je bezbedna upotreba zračenja u medicini najvažnija za bolje zdravstvene rezultate Australijanaca.“
Istraživači su ispitali napredak u nosivim organskim rendgenskim senzorima i otkrili da bi oni potencijalno mogli da transformišu buduće opcije lečenja pacijenata sa rakom.
„Za razliku od tradicionalnih detektora na bazi silicijuma, organski poluprovodnici su jeftini, lagani, mogu se štampati, rastezljivi i nude prvi biokompatibilni odgovor na jonizujuće zračenje zbog svog sastava zasnovanog na ugljeniku“, rekao je dr Posar.
„Ovi senzori mogu direktno da prate izloženost tela zračenju, omogućavajući prilagođavanja u realnom vremenu tokom lečenja raka, minimizirajući oštećenje zdravih tkiva. Međutim, ponašanje organskih rendgenskih senzora je još uvek nepoznato i to je ono što je naš tim želeo da istraži.“
Istraživači su se bavili elektronskim performansama i stabilnošću zračenja organskih rendgenskih senzora pod snopovima kliničkog zračenja.
„U uslovima konvencionalne radioterapije, pokazali smo da organski senzori mogu da otkriju upadne rendgenske zrake bez zavisnosti od energije ili doze dolaznog zraka, dok prenose 99,8% zraka“, rekao je dr Posar.
„To znači da se može nositi na pacijentu radi praćenja izloženosti rendgenskim zracima bez uticaja na protokol lečenja kako bi se poboljšala bezbednost i klinički ishodi.“
Istraživači su radili sa Australijskim sinhrotronom (ANSTO) Organizacije za nuklearnu nauku i tehnologiju (ANSTO), jednim od samo dva mesta u svetu koja razvijaju modalitet lečenja zračenjem. Nazvan terapija zračenjem mikrozracima, ovaj modalitet ima za cilj lečenje tumora koji se inače ne mogu lečiti, uključujući rak mozga.
Dr Posar je rekao da iako je pokazao obećavajuće rezultate lečenja, ne postoji detektor koji bi mogao da obezbedi kvalitet, ograniči efikasnost lečenja i bezbednost pacijenata.
„Naša studija je pokazala da fleksibilni organski senzori mogu detektovati mikrozrake Ks-zrake sa preciznošću od 2% i da pokazuju sličnu toleranciju na zračenje kao detektori na bazi silikona, što obezbeđuje pouzdanu i dugoročnu upotrebu pod ovim opasnim poljima zračenja“, rekao je dr Posar .
„Ima još mnogo nepoznate fizike koju treba istražiti. Ali naš rad pokazuje da organski poluprovodnici pokazuju idealna svojstva za nosivo i personalizovano rendgensko sensiranje kako bi se poboljšala tačnost i sigurnost u onkologiji prema prilagođenoj isporuci zračenja koja maksimizira terapeutsku efikasnost i smanjuje štetu na zdrava tkiva.
„Ova inovacija bi mogla da revolucioniše personalizovanu terapiju zračenjem, nudeći novi nivo bezbednosti i efikasnosti u nezi pacijenata.“
Sledeća faza istraživanja će uključivati pristupe nauke o podacima kako bi se ubrzalo otkrivanje i prevođenje na stvarne radne aplikacije.
Dr Posar je rekao da će nastavak međunarodne saradnje biti od ključnog značaja u sadašnjem i budućem razvoju u ovom prostoru. Njen kolega i mentor, profesor Marco Petasecca iz UOV-ove škole fizike, ponovio je važnost saradnje.
„Naš tim ima dugu evidenciju saradnje, koja se proteže na nacionalnom i međunarodnom nivou sa najboljim grupama u svetu u oblasti razvoja organskih senzora“, rekao je profesor Petaseka.
„Redovno sarađujemo sa profesorom Paulom Sellinom sa Univerziteta u Sariju; profesorom Beaturice Fraboni sa Univerziteta u Bolonji; dr Bronson Filipom sa Univerziteta Džejms Kuk; vanrednim profesorom Metjuom Grifitom sa Univerziteta Južne Australije; Centrom za organsku elektroniku i Australijski nacionalni centar za proizvodnju na Univerzitetu u Njukaslu.“
Profesor Atila Mozer sa Instituta za istraživanje inteligentnih polimera na UOV-u rekao je da je učešće u ovom istraživanju bilo putovanje bez učenja da se otkrije nešto novo.
„Performanse organskih dioda izloženih prirodnoj sunčevoj svetlosti porasle su za skoro 600% u poslednje dve decenije, zbog rada desetina hiljada naučnika i stotina miliona dolara finansiranih širom sveta tokom tog vremena“, profesor Mozer rekao je.
„Kada smo počeli da koristimo u suštini iste materijale za detekciju radijacije, morali smo da odustanemo od većine dobro uspostavljenih paradigmi da bismo postigli napredak koji smo danas predstavili. Bio je to zaista fascinantan aspekt ovog istraživanja.“
UOV Ph.D. student Aishah Bashiri, sa temom teze o novim detektorima zračenja za dozimetriju u naprednim tehnikama radioterapije, nadgledaju dr Posar, profesor Petasecca i profesor Mozer. Ona je prvi autor lista.
