Neutroninfångningsterapi

Neutroninfångningsterapi , eller neutroninfångningsterapi (eng. Neutron capture therapy ) är en metod för strålbehandling . En cancerbehandlingsmetod som använder reaktioner som uppstår mellan radiokänsliga läkemedel och neutroner . Samtidigt ackumuleras bor , gadolinium ( kadmium i experimentet ) preliminärt i tumören , vilket ökar dess känslighet för neutronstrålning. Tumören bestrålas sedan med ett termiskt neutronflöde . Onkologiska kliniker använder redan borbaserad terapi ( Boron Neutron Capture Therapy). De återstående alternativen är i experimentfasen.

Grundläggande information

Som ett resultat av absorptionen av en neutron av bor inträffar en kärnreaktion med en stor frisättning av energi i cellen , vilket leder till dess förstörelse. Bor (mer exakt, den stabila isotopen bor-10 ) absorberar neutroner mycket effektivt: absorptionstvärsnittet för termiska neutroner är 3837 barn , medan absorptionstvärsnittet för neutroner av de flesta grundämnen är i storleksordningen några få barn .

Som ett resultat av absorptionen av en neutron av bor-10, bildas en exciterad bor-11- kärna, som sönderfaller till en litium-7- kärna och en alfapartikel på 10-12 sekunder , som flyger isär med hög energi. I 6% av fallen är deras totala energi 2,8 MeV och i 94% -2,3 MeV, eftersom 0,48 MeV tas ut av ett gammakvantum . Dessa laddade partiklar bromsas snabbt: en litiumkärna med en längd av 5 mikron , en alfapartikel på 7 mikron. Eftersom storleken på cellen är cirka 10 mikron är det tydligt att 80 % av energin i kärnreaktionen frigörs just i cellen som innehöll borkärnan som absorberade neutronen.

Neutroninfångningsterapi är säkrare än vanlig röntgenterapi . Denna typ av behandling är dock i utvecklingsfasen och har sina begränsningar.

Historik

Idén formulerades 1936 av den amerikanske radiologen Locher. Oberoende, i slutet av 40-talet i Sovjetunionen , föreslog A. T. Kachugin användningen av antitumörläkemedel som verkar enligt neutronfångningsprincipen. På 1950-talet utfördes den första experimentella behandlingen av cancerpatienter i Sovjetunionen. På 1960-talet utfördes utvecklingen av terapimodeller vid Obninsk Radiological Center och vid Institutet för biofysik (Yu. S. Ryabukhin, F. S. Baranova, N. A. Vasilyeva, V. A. Uspensky, E. F. Filin).

Forskning har utvecklats i USA och Japan .

I Japan startades grundforskning om neutroninfångningsterapi 1959 av Prof. Miyakawa T. (Institutionen för radiologi vid kliniken vid University of Tokyo ), Watanabe N. och andra, och 1968 prof. Hatanaka H. ( Teikyo University Faculty of Medicine ) utförde strålbehandling för första gången i Japan med hjälp av Hitachi Reactor (HTR). Sedan genomfördes 13 kliniska prövningar på denna reaktor för behandling av maligna hjärntumörer med hjälp av borföreningar, som utmärks av enastående egenskaper hos selektiv ackumulering i cancerceller.

År 1989 hade cirka 100 kliniska prövningar genomförts för behandling av maligna hjärntumörer och sedan 1993 experimentell behandling av 61 patienter vid KUR- reaktorn . Japanska forskare lyckades öka metodens effektivitet genom att använda epitermiska neutroner, som har hög energi och kan penetrera djupa tumörer. Dessutom tillåter användningen av två borföreningar som skiljer sig i sina kvaliteter ackumulering av en stor mängd av detta ämne i tumören. Datormodellering av volymen av neutronstrålar har också introducerats.

Det finns för närvarande två reaktorer av "medicinsk kvalitet" i drift i Japan, KUR, som ägs av University of Kyoto , och JRR , som drivs av Japan Atomic Energy Agency . Omfattningen av den erforderliga utrustningen tillåter inte användningen av denna metod i konventionella kliniker, men sedan 2009 har djurförsök utförts vid forskningsinstitutet vid Kyoto University-reaktorn med en liten cyklotronaccelerator för bor-neutroninfångningsterapi.

Denna typ av terapi används redan för att behandla hjärntumörer . I INP dem. G. I. Budker skapade 2007 en neutronkälla för experiment med bor-neutroninfångningsterapi. [ett]

Studier av neutroninfångningsterapi genomförs på de horisontella experimentella kanalerna i IRT-reaktorn vid MEPhI (NRNU MEPhI) tillsammans med det ryska cancerforskningscentret uppkallat efter N. N. Blokhin och FMBTS uppkallat efter N.N. A. I. Burnazyan FMBA från Ryssland (efterträdare till SSC IBF). Effektiviteten av behandling hos hundar med spontana tumörer har visats.

Traditionellt används bor-10 isotop för neutroninfångningsterapi.

Gadolinium

Den 157:e isotopen av gadolinium har den bästa förmågan att fånga neutroner, och den kärnreaktion som uppstår när en neutron fångas åtföljs av stark radioaktiv strålning. Det verkar vara en idealisk kandidat för neutroninfångningsterapi. Det finns dock ett antal problem som gör användningen nästan omöjlig:

  1. Gadolinium är ett tungt grundämne. Dess toxicitet är jämförbar med kvicksilver, arsenik och kadmium. För att införas i kroppen måste dess kemiska toxicitet elimineras och den kan endast användas i mycket låga koncentrationer.
  2. Varaktigheten av bestrålningen med neutroninfångningsterapi kan uppgå till 4 timmar eller mer. Och under hela denna tid är det nödvändigt att hålla allt gadolinium inuti tumören, för dess maximala skada, vilket är mycket svårt på grund av närvaron av blodcirkulation.
  3. Den erforderliga koncentrationen av gadolinium har en viss volym, och ofta är det helt enkelt omöjligt att injicera det i tumören. Han passar helt enkelt inte in där.

Idéerna med att använda magnetiska nanopartiklar för att förbättra den kliniska effekten av läkemedel är baserade på det faktum att substanser som skapats med nanoteknologiska tillvägagångssätt skiljer sig i sina fysikalisk-kemiska egenskaper från föreningar erhållna i en traditionell doseringsform. Magnetiska nanopartiklar kan placeras med hjälp av ett magnetfält, såväl som icke-kontaktstyra deras rörelse i organ och vävnader på grund av verkan av ett externt magnetfält. Fagocytceller transporterar magnetiska nanopartiklar till "målvävnader", och magnetfältet fokuserar och lokaliserar dessutom området med terapeutisk effekt. [2]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Acceleratorkälla för epitermiska neutroner för borneutroninfångningsterapi Arkivkopia daterad 14 juni 2013 på Wayback Machine // BINP SB RAS
  2. ↑ O.V. Kondrashina. Gadolinium i neutronfångande tumörterapi = Metallgränsande magnetiska nanopartiklar som ett system för riktad leverans av gadolinium till tumörmålceller. - Tyskland = LAP LAMBERT Academic Publishing , 2014. - 188 sid. — ISBN 978-3659512971 .

Litteratur

Länkar