Equipe Onel usa tecnologia LHC para desenvolver um dispositivo usado em oncologia de radiação

Como parte de seu trabalho em física de partículas de alta energia, o Prof. Yasar Onel inventou um cintilador que seria usado em um tratamento de radiação ultrarrápida para o câncer.

Onel e seu grupo de Física de Alta Energia no Departamento de Física e Astronomia estão trabalhando no desenvolvimento de um sistema de monitoramento de dose rápida usando seu cintilador duro de radiação recentemente patenteado e a tecnologia Large Hadron Collider. Eles estão trabalhando com o Departamento de Oncologia de Radiação da Universidade de Iowa no Carver College of Medicine no projeto "Midwest FLASH Lab: Developing Next-Generation Radiotherapy Delivery and Expertise at the UI", que foi financiado por $ 3 milhões em um período de três anos período usando fundos FY2023 Public Private Partnership P3; os investigadores principais são John Buatti e Ryan Flynn em Radiation Oncology.

O US Patent and Trademark Office concedeu a patente americana número 11.307.314 em 19 de abril de 2022, "Aparelho, sistema e método para plástico endurecido por radiação e cintilador de elastômero flexível", inventado por Onel e seu colega Professor Associado Adjunto Ugur Akgun e designado para a UI Research Fundação.

A radioterapia FLASH, um novo tratamento de radiação ultrarrápido para o câncer, mostrou grande potencial de próxima geração na proteção de tecidos saudáveis ​​enquanto destrói seletivamente tumores cancerígenos, mas atualmente, os sistemas de monitoramento de dose disponíveis usados ​​em instalações de radioterapia não podem monitorar/quantificar com precisão a dose administrada na velocidade de nível de nanosegundo em que o FLASH RT opera. O novo protótipo do detector será testado no acelerador linear da Universidade de Iowa e no novo acelerador de prótons da Universidade Estadual de Ohio.

"Este sistema de monitoramento de dose rápido e de alta resolução tornará o tratamento de radioterapia FLASH mais seguro para milhões de pacientes que precisam dele. A invenção dos cientistas da IU permitirá dosimetria FLASH multidimensional rápida, precisa e conveniente, satisfazendo uma necessidade significativa no comunidade de radioterapia", disse Onel.

O poder da radiação tem sido aproveitado para vários fins, desde a produção de energia até raios-X, exames CAT e PET (tomografia por emissão de pósitrons), aplicações de segurança e outros. Para todas essas aplicações, a detecção de radiação é um processo vital e comumente é feito por meio de cintiladores, que são materiais transparentes que produzem luz quando a radiação passa e excita seus átomos. A luz gerada viaja até a borda do cintilador para ser detectada por um sensor de luz. Em seguida, o sinal do detector é usado para reconstruir uma imagem, que pode ser uma imagem de tumor para um PET ou um tomógrafo, distribuição de dose dentro de um corpo para dosímetros médicos ou dentro de um recipiente para aplicações de segurança. Espera-se que os cintiladores ideais produzam muita luz, tenham um tempo de resposta rápido e sejam resistentes à radiação. O efeito acumulado da radiação dentro do cintilador o torna menos transparente, portanto a luz produzida não pode viajar dentro do cintilador. É um desafio criar um cintilador que satisfaça esses pré-requisitos.

O grupo UI High Energy Physics trabalhando no experimento CMS do projeto Large Hadron Collider, descobriu um cintilador baseado em elastômero "equivalente à água" com rendimento de luz superior, um sinal rápido e alta resistência à radiação. Equivalente de água significa que este material tem massa e densidade de elétrons semelhantes ao corpo humano. O cintilador de base também é resistente à radiação e pode ser misturado com diferentes compostos cintilantes para produzir as características necessárias. "Se esta invenção for desenvolvida e otimizada para várias aplicações médicas, haverá um tremendo ganho para o público", disse Onel.