بخشی از مقاله
چکیده: دست یابی به واکنش های هسته ای و فناوریهای وابسته به آن همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و مشاهده میشود دامنه این فعالیت در شاخه های مختلف علوم گسترش یافته بطوریکه در کنار تولید انرژی میتوان از سایر فرآورده های آن در مصارف صنعتی پزشکی کشاورزی و .. استفاده نمود .پزشکی هسته ای از جمله علومی است که در این زمینه پیشرفت چشمگیری داشته است.
دستیابی به ایزوتوپ های پرتوزا طی واکنش های هسته ای وبکارگیری آنها به عنوان رادیو دارو در تحقیقات بعنوان پارامتر های زیست شناختی سهم عمده ای در تشخیص و درمان بیماری ها ایفا میکند پیشرفت هایی که درفیزیک هسته ای مخصوصا در آشکار سازی تابش و تولید ایزوتوپهای پرتو زا حاصل شده است این امر را امکانپذیر کرده است.
یکی از روش های موثر در بحث کاریرد ایزوتوپ های پرتوزا در پزشکی روش درمانی با گیر اندازی نوترون توسط بور - Boron neutron capture therapy - مشهور به روشBNCT می باشد.که درآن از ایزوتوپ بور-10و نیز پرتوهای نوترون استفاده می گردد در این تحقیق با ویژگی بور چگونگی واکنش گیراندازی نوترون و نشان دار کردن توده های سرطانی و ساز و کار دستگاه تولید پرتوهای نوترونی جهت بمباران نوترونی توده آشنا میشوید همچنین در این تحقیق سعی شده فعالیت ها و تحقیقات پژوهشی موثر در کشور در خصوص نوترون درمانی را نام برده و چشم اندازی از آینده این روش درمانی ارائه گردد.
-1 مقدمه
دست یابی به واکنش های هسته ای و فناوری های وابسته به آن همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و مشاهده می شود دانه ی این فعالیت در شاخه های مختلف علوم گسترش یافته بطوریکه در کنار تولید انرژی می توان از سایر دستاوردهای آن در مصارف صنعتی، پزشکی، کشاورزی و.... استفاده نمود. پزشکی هسته ای از جمله علومیست که در این زمینه پیشرفت چشمگیری داشته است.
دستیابی به ایزوتوپ های پرتوزا طی واکنش هسته ای و به کارگیری آن ها به عنوان رادیو دارو در تحقیقات به عنوان پارامترهای زیست شناختی سهم عمده ای در تشخیص و درمان بیماری ها ایفا می کند پیشرفت هایی که در فیزیک هسته ای مخصوصاً در آشکارسازی تابش و تولید ایزوتوپ های پرتوزا حاصل شده است این امر را امکان پذیر کرده است. یکی از روش های مؤثر در بحث کاربرد ایزوتوپ های پرتوزا در پزشکی روش درمانی باگیراندازی نوترون بابور - Boron - Neutron Capcure Therapy مشهور به روش BNCT است. که در این تحقیق سعی شده به بررسی ساختار و ساز و کار فرآیند ها و تجهیزات این روش پرداخته شود.
-2 پیشینه BNCT
عبارت تاریخچه پرتو درمانی به همان اوایل کشف اشعه X بر می گردد این اشعه در سال 1895 توسط رونتگن کشف شد و پدیده پرتوزایی اولین بار توسط هانری بکرل در سال 1896 کشف شد. حدود سه سال پس از کشف نوترون واکنش 10B - n, - 7 Li توسط تیلور و همکارانش در سال 1935 شروع شد. در سال 1396 امکان استفاده از این واکنش برای نابودی سلول های سرطانی توسط لاچر پیشنهاد شد.
اولین ارزیابی های درمانی این روش در دهه 1950 در آزمایشگاه ملی بروکهاون - BNL - و دانشگاه MIT صورت گرفت که به دو دلیل عمده نتیجه بخش نبود اول اینکه غلظتبور در خون زیاد بود که این امر باعث آسیب رسیدن به بافت سالم شد و دوم اینکه قدرت نفوذ نوترون های فرودی برای رسیدن به غده کافی نبود لذا از سال 1961 تحقیقات در این زمینه متوقف شد.
از جمله این داروها سدیم و کاهیدرو دکابورات و پی - کربوکس بنزن بورونیک اسید بود که نتایج استفاده از آن ها رضایت بخش نبود تا اینکه در اواخر دهه 1960 دارویی موسوم به BSH در ژاپن بدست آمد که سمی نبوده و خطری برای بیمار نداشت. این دارو در هسته سلول های تومور متمرکز می شد و در عین حال جذب آن در بافت سالم بسیار کم بود.
اولین درمان مطلوب با این دارو توسط پروفسور هاتاناکا انجام شد و هم اکنون کاربرد زیادی دارد داروی دیگر که هم اکنون مورد استفاده قرار می گیرد موسوم به BPA است که امروزه استفاده از این دو دارو عمومیت بیشتر دارد اما به دلیل گران قیمت بودن آنها تلاش برای دستیابی به داروهای ارزانتر یکی از زمینه های تحقیقاتی BNCT است.
-3 تعریف BNCT
درمان به وسیله ی گیراندازی نوترون توسط بور به عنوان یک روش جدید در درمان سرطان مورد توجه قرار گرفته است. این روش به خصوص برای درمان تومورهای مغزی مطرح است و بسیار مؤثر و امید بخش به نظر می رسد.
-4 اصول BNCT
1-4 گیر اندازی نوترون:
گیر اندازی نوترون یک واکنش هسته ایست که طی آن یک یا بیش از یک نوترون به هسته یک اتم برخورد کرده و با آن ادغام می شود و تشکیل یک هسته سنگین تر می دهند.
2-4 تزریق بور و انتخاب حامل آن:
در این روش ابتدا بور به صورت یک ترکیب شیمیایی خاص که به وسیله مواد تومور دوست نشان دار شده و به بدن بیمار شده و درون تومور متمرکز می شود. بهترین بهره درمان زمانی است که غلظت بور در تومور نسبت به غلظت بور در خون و بافت های سالم بیشینه باشد، به این منظور روش هایی بررسی شده اند تا بتوان غلظت بور را در تومور افزایش داد، بستگی به نوع دارو، میزان تزریق و... دارد.
جهت افزایش غلظت بور در تومور روش هایی نظیر استفاده از دو داروی حامل بور مورد بررسی قرار گرفته است و اخیراً نیز تحقیق بر روی نانو داروهایی در حال انجام است.سطح مقطع واکنش بور با نوترون برای نوترون های گرمایی زیاد است. موفقیت BNCT به شدت به غلظت بور در غده بستگی دارد. به طور کلی هر داروی حامل بور باید دارای شرایط زیر باشد:
• غیر سمی باشد و برای بیمار عوارض جانبی نداشته باشد.
• نسبت جذب آن در تومور به بافت سالم زیاد باشد - حداقل 4 به - 1
• نسبت جذب آن در خون به بافت سالم کم باشد.
• پایداری آن در تومور زیاد و در بافت سالم و خون کم باشد.
گام بعدی بکارگیری پرتوهای نوترونی به عنوان پرتوهای یونساز می باشد. هدف از این پرتوها دستیابی به تغییرات بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی دلخواه در محیط های مورد نظر بوده است. تأثیر پرتوهای یونساز بر سلول های زنده به صورت - تغییر در تکثیر سلولی، تغییر در سرعت رشد سلولی، مرگ سلولی - می باشد. بافت های مختلف در مقابل پرتوهای یونساز دارای حساسیت متفاوت هستند پس پرتو درمانی زمانی سودمند است که حساسیت بافت های غیر طبیعی - تومورهای سرطانی - در مقابل پرتوها بیشتر از حساسیت بافت های سالم باشد.
در BNCT یک باریکه نوترونی فوق حرارتی - نوترون با انرژی بین
• راکتورهای هسته ای
• شتابدهنده ها
• مولدهای نوترون
• رادیو ایزوتوپ ها
که در ادامه به بررسی دو منبع تولیدی مهم راکتورها و شتابدهنده میپردازیم.
6 - 4 راکتورهای هسته ای:
در راکتورهای هسته ای از واکنش زنجیره ای شکافت استفاده می شود، چون نوترون های ایجاد شده از شکافت خود باعث شکافت هسته ای دیگر می شوند. 0.5ev تا - 10uev به سمت سر بیمار تابانده می شود. نوترون های فوق حرارتی پس از ورود به بافت مخچه تبدیل به نوترون حرارتی - نوترون با انرژی کمتر از - 0.5ev می گردند.
نوترون های حرارتی توسط هسته های 10 B به 11B برانگیخته شده و پس از حدود 1012 ثانیه شکافته شده و به ذرات لیتیوم و آلفا تبدیل می شود. این ذرات، ذراتی با انتقال خطی انرژی - LET - بالا هستند به طوری که انرژی خود را در مسافت های در مقیاس میکرومتر از دست می دهند این مسافت ها قابل مقایسه با ابعاد یک سلول سرطانی می باشد بنابراین با آزاد کردن انرژی خود در سلول های تومور باعث نابودی آن ها می گردند.
سوخت هسته ای معمولاً بوده هرچند از توریوم و پلوتونیوم نیز استفاده می شود، یکی از مصارف اصلی راکتورهای هسته ای تولید توان استاین در حالیست که راکتورها به عنوان استفاده ی تحقیقاتی نسبی خوبی برای تولید نوترون می باشند لذا برای تولید رادیوایزوتوپ های مورد استفاده در پزشکی هسته ای بسیار ارزشمند هستند لازم به ذکر است نوترون های حاصل از شکافت نوترون هایی با انرژی بالا هستند که جهت دستیابی به انرژی مورد نیاز برهم کنش توسط کند کننده ها و جاذب ها انرژی و تعداد نوترون های خروجی کنترل می شود. مهم ترین نقطه ضعف چشمه راکتور برای BNCT - غیر از ملاحضات اقتصادی - دور بودن از بیمارستان و عدم پذیرش افکار عمومی مبنی بر ایمن بودن آن است.
