Un nuovo sensore per la salute del paziente oncologico in radioterapia
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Un nuovo sensore per la salute del paziente oncologico in radioterapia
Lo sviluppo di sensori ad alte prestazioni, sottili e flessibili per la rilevazione di radiazioni ionizzanti in tempo reale a costi accessibili è di crescente interesse in campo diagnostico. Un gruppo di ricercatori italiani ne ha appena sviluppato un prototipo di nuova generazione. L’articolo sulla rivista Link identifier #identifier__18568-1Nature NPJ Flexible Electronics.
Roma, 24 Febbraio 2023 - Un innovativo sensore, flessibile, a base organica, per il monitoraggio in tempo reale ed in situ della dose durante la terapia protonica è il nuovo traguardo della ricerca scientifica di base nella radioterapia in campo oncologico.
In caso di tumori al retto o alla prostata, la radioterapia è comunemente utilizzata in combinazione con la chemioterapia, prima e a volte anche dopo l'intervento chirurgico. Un fascio di protoni è indirizzato sul tumore con lo scopo di danneggiare il DNA ed eliminare le cellule tumorali. È necessario però garantire che la quantità di protoni con la quale si bombarda il tumore sia quella giusta: una dose di protoni eccessiva potrebbe infatti distruggere anche i tessuti limitrofi. Per monitorare la quantità di protoni somministrata al paziente in tempo reale, ecco quindi un nuovissimo rivelatore di protoni indiretto, pieghevole, completamente organico, in grado di monitorare quantitativamente in tempo reale la dose rilasciata dall'irradiazione del fascio di protoni MeV. Il prototipo è stato sviluppato grazie ad una stretta collaborazione tra INFN, CNR-IMM e CNR-SPIN, Università di Bologna, Università di Trento, Università degli Studi Roma Tre e Università degli Studi di Napoli Federico II.
“Il progetto FIRE (Flexible organic Ionizing Radiation dEtectors) – sostiene Paolo Branchini, Dirigente di Ricerca INFN - è stato finanziato dalla Commissione 5 dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare con quasi 1 milione di euro. Da sempre l'INFN finanzia attività legate alla fisica medica come lo sviluppo di tecnologie innovative per la diagnostica e la terapia. Il progetto FIRE si concentra sullo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi di rivelazione organici flessibili, che hanno una maggiore sensibilità e una maggiore resistenza alla radiazione, rispetto ai sistemi convenzionali”.
“Il dispositivo è stato realizzato utilizzando materiali completamente organici, cioè provenienti dalla chimica del carbonio. Come substrato si è usato un polimero elastomerico, in questo modo si è ottenuto un dispositivo flessibile, poco costoso e facile da realizzare. Soddisfacendo queste condizioni, il detector realizzato è adatto a numerose applicazioni, ad esempio al monitoraggio in tempo reale delle dosi di radiazione incidenti su tessuti malati. Al giorno d’oggi questo aspetto alimenta un forte interesse in campo medico e biologico, basti pensare ai casi di trattamento tramite protoni del tumore alla prostata, in cui conoscere il numero di particelle incidenti è fondamentale” rivela Matteo Rapisarda, ricercatore del CNR-IMM di Tor Vergata.
“Il sensore è in grado di individuare la dose somministrata al paziente grazie all’interazione dei protoni con lo strato sensibile della sonda costituita dall’accoppiamento di un semiconduttore organico ed un polimero. Lo studio delle interazioni e gli accoppiamenti tra i materiali utilizzati per la realizzazione del rivelatore gioca un ruolo fondamentale nello sviluppo di nuovi sensori sempre più affidabili e performanti. I semiconduttori, il substrato polimerico ed i contatti elettrici devono essere in grado di rilevare il segnale, ma anche rimanere stabili nel tempo e non degradarsi durante il trattamento radioterapico - racconta Luca Tortora, docente di chimica inorganica presso il Dipartimento di Scienze dell'Università Roma Tre – Presso il Dipartimento di Scienze dell’Università Roma Tre stiamo lavorando anche alla sintesi di nuovi composti organometallici e quantum dots da utilizzare per la rivelazione anche di altri tipi di radiazioni ionizzanti utilizzate in ambito diagnostico e terapeutico quali raggi X, beta e gamma”.
Tali dispositivi, progettati per essere utilizzati in radioterapia e diagnostica dei tumori, potrebbero contribuire in modo significativo a migliorare la precisione e l'efficacia del trattamento. L’obiettivo principale del progetto FIRE è quello di sviluppare e testare un prototipo di dispositivo di detezione radiosensibile flessibile, che possa essere utilizzato in un ambiente di lavoro clinico.
DIDASCALIE FOTO Foto 1: Rivelatori realizzati su substrato polimerico con contatti metallici. La flessibilità ne permette la potenziale installazione su pallone rettale per il monitoraggio online durante adroterapia per il trattamento del cancro alla prostata. Credit: Luca Tortora - Università Roma Tre
Foto 2: Rivelatore indiretto di protoni (matrice 2X2) Credits: “Flexible fully organic indirect detector for megaelectronvolts proton beams” npj Flex Electron 7, 5 (2023).
Foto 3: Rivelatori realizzati su substrato polimerico con contatti metallici. La flessibilità ne permette la potenziale installazione su pallone rettale per il monitoraggio online durante adroterapia per il trattamento del cancro alla prostata. Credits: Luca Tortora - Università Roma Tre.
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