Ионная радиобиология

ПРОВЕДЕНИЕ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНОВ
УГЛЕРОДА НА КЛЕТКИ МЫШИНОЙ
МЕЛАНОМЫ B16F10 НА УСТАНОВКЕ ТВН-ИТЭФ
А.В. Бахмутова, А.А. Голубев, Е.Ю. Григорьева*, А.В. Канцырев, Е.Ю. Колдаева*, М.И. Лукашина*,
В.Е. Лукьяшин, Н.В.Марков, М.Г. Найденов*, И.В. Рудской, Г.Н. Смирнов, В.И. Туртиков, А.Д. Фертман,
А.В. Худомясов
Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва, Россия
*Российский Онкологический Научный Центр имени Н.Н.Блохина Российской
академии медицинских наук, Москва, Россия
Институт теоретической и экспериментальной физики
Действующие центры протонной и ионной терапии
Протоны
28 центров в 13 странах
(причем 3 центра в России)
Облучено более 60 тыс. человек
Ионы углерода
3 центра в 2 странах
Облучено более 5 тыс. человек
1. GSI, Darmstadt (Germany)
HIT, Heidelberg (Germany)
2. HIMAC, Chiba (Japan)
3. HIBMC, Hyogo (Japan)
Институт теоретической и экспериментальной физики
Преимущества ионов углерода
глубинно-дозное распределение (пик Брэгга)
слабое рассеяние
высокая радиобиологическая эффективность
для радиорезистентных клеток
ПЭТ – мониторинг
Протоны
Ионы углерода
5 cm
[Данные GSI и LBL]
Институт теоретической и экспериментальной физики
Экспериментальная установка на УНК ТВН-ИТЭФ
Пучок: C6+, E0=215 МэВ/а.е.м, длительность импульса ~ 800 нс,
1х105 – 1х109 частиц/см2, скважность 4 сек.
Институт теоретической и экспериментальной физики
Система детекторов для дозиметрии пучка
 быстрый токовый трансформатор (БТТ), Bergoz
 интегральный индукционный датчик (ИД), ИТЭФ
 ионизационная камера (ИКИТЭФ), ИТЭФ
 ионизационная камера (ИКPTW), PTW
 полупроводниковый детектор (ППД), ИТЭФ
 радиохромные пленки, GafChromic
 пластиковые сцинтилляторы, Bicron
Институт теоретической и экспериментальной физики
Измерение ЛПЭ для радиобиологических исследований


1
D
[
Gy
]

1
.
602

10

LET
[
keV
/
m
]

F
[
part
/
cm
]
3
[
g
/
сm
]

9
2
Для случая когда клетки
нанесены монослоем
толщиной
~ 50μm.
G. Kraft, GSI
Institute for Theoretical and Experimental Physics
Тканеэквивалентный фантом для измерения дозных полей
• 3-х координатный манипулятор, шаг 2.5 мкм
• тормозитель: вода или ПММА
• дистанционное управление
• программное обеспечение:
 автоматическое считывание сигналов с
детекторов
 обработка полученных сигналов
измерение дозных полей производится
в автоматическом режиме
Полупроводниковый
детектор
Institute for Theoretical and Experimental Physics
Измеренный профиль энерговыделения ионов углерода в воде
и сравнение с результатами расчета с помощью кода SHIELD-HIT*
*N. Sobolevsky
Institute for Theoretical and Experimental Physics
Калибровка радиохромной пленки Gafchromic HD-810
Полученные данные позволяют судить о возможности
использования данной радиохромной пленки в дальнейших
радиобиологических исследованиях в качестве
дополнительного детектора для определения физической
дозы для значений dE/dx=18 keV/μm, а так же для
определения равномерности поля пучка в процессе облучения.
Институт теоретической и экспериментальной физики
Подготовка клеток к облучению
Перед облучением клеточные культуры наносятся тонким слоем
(толщина слоя 60 мкм) на внутреннюю поверхность
культурального флакона («матрас»), затем весь объем
флакона заполняется питательным раствором
«Матрасы» помещают в полиэтиленовые
пакеты. Затем пакты помещают в
транспортный контейнер, предварительно
подогретый до температуры 350С.
После доставки на место облучения «матрасы»
извлекают из транспортного контейнера и
пакетов, ставят в СО2-инкубатор на 30-60 минут
при температуре 370С.
Институт теоретической и экспериментальной физики
Облучение клеток мышиной меланомы B16F10 ионами углерода
Institute for Theoretical and Experimental Physics
Динамика образования колоний
3-d day
5-th day
7-th day
Institute for Theoretical and Experimental Physics
10-th day
12-th day
Предварительные результаты
Institute for Theoretical and Experimental Physics
Выводы
• Создана
экспериментальная
установка
для
проведения
радиобиологических исследований как “in vivo”, так и “in vitro”.
• Cоздана система обеспечивающая дозиметрию и контроль
характеристик углеродного пучка с длительностью импульса по
основанию  1с Проведена калибровка детекторов.
• Проведены
радиобиологические
исследования
по
определению эффективности воздействия ионов углерода на
клетки мышиной меланомы B16F10.
Институт теоретической и экспериментальной физики
Институт теоретической и экспериментальной физики