Fizyka BNCT

BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY | TERAPIA BOROWO-NEUTRONOWA

 

Boron Neutron Capture Therapy (Terapia borowo-neutronowa) jest rodzajem dwumodalnej radioterapii opartej na selektywnym dostarczeniu stabilnego nuklidu boru (10B) do komórek nowotworu, który następnie zostają poddane naświetlaniu niskoenergetycznym promieniowaniem neutronowym. Neutrony o energiach termalnych zderzają się z borem powodując reakcję jądrową (reakcję rozpadu), której następstwem jest silnie skoncentrowana generacja promieniowania o wysokim LET.

W wyniku reakcji powstają cząsteczki α o wysokim LET oraz jądra odrzutu 7Li:

 

10B + nth(0.025 eV) → 4 He2+ + 7Li 3+ + 2,79 MeV (6%)    (1)

 

10B + nth(0.025 eV) → 4 He2+ 7Li 3+ + 2,31 MeV + γ (0,48 MeV) (94%)    (2)

 

W czasie reakcji neutron ulega wychwytowi na jądrze atomu boru tworząc metastabilne jądro 11B, które spontanicznie i niemalże natychmiastowo rozpada się na cząsteczki 4He i 7Li. Obie cząsteczki przemieszczają się odpowiednio o ok. 9µm i 5µm w przeciwnych kierunkach. Są to odległości porównywalne ze średnicą wielu komórek nowotworowych.

Przy założeniu selektywności dostarczenia boru opisana reakcja oznacza silnie zlokalizowaną dawkę promieniowania o wysokim LET, oszczędzającą zdrowe komórki.

Energia stosowanego promieniowania neutronowego zależy od głębokości położenia guza. Neutrony termiczne (<0.05 eV) mogą być zastosowane przy naświetlaniu nowotworów powierzchniowych, neutrony epitermalne (1 eV- 10,000 eV) - przy głębiej położonych guzach, ponieważ mają większy zasięg penetracji. Neutrony podróżując przez tkanki zostają stopniowo spowalniane. Kiedy osiągną energie termalne mogą ulec wychwytowi na jądrze 10B, skoncentrowanym w komórkach nowotworowych.

BNCT jest dobrze rokującym rodzajem terapii w przypadku nowotworów odpornych na tradycyjne techniki terapii, głównie glioblastoma i melanoma. Glioblastoma to złośliwy nowotwór mózgu, o słabych prognozach przeżycia pacjenta (czas przeżycia liczony w miesiącach). Melanoma jest typem nowotworu skóry, który może przerzutować na ważne dla życia organy, w tym mózg. Wymienione nowotwory zwykle są rozległe (rozprzestrzenione) i słabo utlenowane, co utrudnia zarówno ich chirurgiczne wycięcie jak i zastosowanie radioterapii. W przypadku glioblastomy, ze względu na barierę krew-mózg nieefektywna jest również chemioterapia. BNCT może dawać pozytywne rezultaty w przypadku leczenia tych nowotworów, ponieważ wykorzystuje metody selektywnego dostarczenia wysokich dawek promieniowania do komórek nowotworowych.

Do niedoskonałości techniki BNCT należy zaliczyć trudności z generacją i kontrolą wiązki neutronów właściwą dla terapii oraz problematykę selektywnego dostarczenia i właściwej koncentracji boru w komórkach nowotworowych.

Fizyka BNCT Fizyka BNCT

 

Źródło rys. http://nanomed.missouri.edu/institute/research/BNCT.html