เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย แรงดันการแผ่รังสีที่เข้มข้นช่วยให้สามารถเลือกการเร่งความเร็วของลำไอออนคาร์บอนได้

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย นักวิจัยจาก Queen’s University Belfast ( QUB ) ได้พัฒนาเครื่องมือใหม่ที่ใช้การผสมผสานระหว่างเลเซอร์กำลังสูงและการเร่งด้วยไอออนแบบเลือกเฟ้นเพื่อตรวจสอบชีววิทยาของแนวทางการรักษาด้วยรังสีในอนาคตที่อาจเกิดขึ้น ทีม QUB ใช้เลเซอร์ใน  โรงงานเลเซอร์ของ Gemini  ที่ Rutherford Appleton Laboratories สหราชอาณาจักรเพื่อโฟกัสชีพจรเลเซอร์ 40 fs 

ที่เข้มข้นและรุนแรงมากไปยังเป้าหมาย

คาร์บอนฟอยล์บางเฉียบ – แตกตัวเป็นไอออนทันทีและเปลี่ยนให้เป็นพลาสมาของโปรตอน ไอออนของคาร์บอน และอิเล็กตรอน ที่ความเข้มสูงสุดเหล่านี้ ชีพจรเลเซอร์สามารถผลักอิเล็กตรอนในพลาสมาไปข้างหน้าด้วยแรงดันการแผ่รังสี ซึ่งเร่งคาร์บอนและโปรตอน

นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าการปรับความหนาของเป้าหมายให้เหมาะสม พวกเขาสามารถเร่งนิวเคลียสของคาร์บอนในวัสดุเป้าหมายได้อย่างเลือกสรรเมื่อเทียบกับโปรตอนที่เบากว่า ความหนาของเป้าหมาย 15 นาโนเมตรทำให้เกิดพลังงานคาร์บอนไอออนสูงสุด 33 MeV/นิวคลีออน (ประมาณ 400 MeV) รวมถึงการเร่งความเร็วของโปรตอนให้น้อยที่สุด (18 MeV)

การเร่งความเร็วพิเศษของสปีชีส์ที่หนักกว่าโปรตอนนี้ผิดปกติของกลไกการเร่งความเร็วที่ทราบว่าจะกระทำต่อเป้าหมายหลายสปีชีส์ เพื่อตรวจสอบเหตุผลนี้ นักวิจัยได้ทำการทดลองเพิ่มเติมและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของกระบวนการเร่งความเร็ว พวกเขาพบว่าไอออนทั้งสองชนิดถูกเร่งด้วยกลไกที่แตกต่างกัน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากโปรไฟล์ความเข้มของพัลส์เลเซอร์ของราศีเมถุน ซึ่งชีพจรหลักนำหน้าด้วยแท่นสั้นและขอบที่เพิ่มขึ้น

ที่ความหนาของเป้าหมายในอุดมคติ 

ส่วนแรกสุดของพัลส์เลเซอร์ที่ไปถึงเป้าหมายนั้นเข้มข้นพอที่จะสร้างพลาสมาและขับโปรตอนออกมา เมื่อชีพจรหลักมาถึง มันจะเร่งเป้าหมายที่เหลือที่ควบคุมคาร์บอน ทีมงานเผยแพร่ผลงานใน  Physical Review Letters

ผู้เขียนนำAodhan McIlvennyนักวิจัยของ QUB อธิบายว่าทีมใช้แหล่งกำเนิดรังสีที่มีลักษณะเฉพาะเหล่านี้เพื่อตรวจสอบรังสีชีววิทยาที่มีปริมาณรังสีสูงมาก ซึ่งเป็นส่วนขยายของระบอบ “FLASH” ซึ่งเป็นเทคนิคที่ให้รังสีในอัตราปริมาณรังสีที่สูงกว่าที่มีอยู่มาก การรักษา จากข้อมูลของ McIlvenny สิ่งนี้ได้ถูกสำรวจด้วยอิเล็กตรอนและโปรตอนแล้ว แต่ปฏิกิริยาระหว่างเลเซอร์กับของแข็งกำลังสูงยังให้แหล่งที่มาของไอออนที่มีมวลสูงที่มีอัตราสูงพิเศษ เช่น ไอออนของคาร์บอน ซึ่งสามารถส่งพลังงานของพวกมันได้ ที่อัตราปริมาณรังสี คำสั่งของขนาดที่สูงกว่ารูปแบบทั่วไปใดๆ

McIlvenny อธิบายว่า “ระบอบการปกครอง FLASH กำลังถูกสำรวจว่าเป็นวิธีการส่งปริมาณสูงสำหรับการฆ่าเซลล์มะเร็ง แต่ก็คิดว่าจะลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีซึ่งจะนำไปสู่ผลข้างเคียงที่ลดลง” McIlvenny อธิบาย

“นี่คือสิ่งที่เราสำรวจด้วยการศึกษาทางรังสีชีววิทยา โดยดูที่แบบจำลองเซลล์ เผยให้เห็นรังสีที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ และเปรียบเทียบกับแหล่งกำเนิดมาตรฐาน คาร์บอนเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นที่ทราบกันว่าดีกว่าในการรักษามะเร็งบางชนิดที่ดื้อต่อรังสีรูปแบบอื่น” เขากล่าวเสริม

เซลล์ธรรมดา

ในขั้นตอนนี้ ทีม QUB ยังคงทำงานกับแบบจำลองเซลล์ที่ค่อนข้างง่าย และ McIlvenny กระตือรือร้นที่จะเน้นว่าเทคนิคใหม่นี้ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในสถานพยาบาล และไม่เหมาะสำหรับใช้กับผู้ป่วยในปัจจุบันอย่างแน่นอน

“จนถึงตอนนี้ เราได้แสดงให้เห็นเป็นส่วนใหญ่ว่าโปรตอนที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์มีความสามารถในการฆ่าเซลล์แบบเดียวกับที่มาจากแหล่งมาตรฐาน ชีววิทยาในอัตราขนานยาเหล่านี้ยังไม่มีการสำรวจอย่างเต็มที่และกลไกต่างๆ ยังไม่เป็นที่เข้าใจ แต่เราหวังว่าจะทดสอบว่ามีประโยชน์ในการลดผลข้างเคียงในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีหรือไม่ เพื่อให้เราสามารถช่วยพัฒนาการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต ” เขาพูดว่า การศึกษา Proton FLASH ได้รับรางวัลนามธรรมที่ดีที่สุดที่ ESTRO congress

ในบริบทของการรักษาด้วยรังสีบำบัด การลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีที่อยู่รายรอบเนื้องอกที่อยู่ลึกเข้าไปในร่างกายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การบำบัดด้วยอนุภาคโดยใช้โปรตอนและคาร์บอนไอออน มีประโยชน์ในการรักษามะเร็งบางชนิด เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้จะสะสมพลังงานส่วนใหญ่ไว้ที่ระดับความลึกที่กำหนด เพื่อให้สามารถปรับขนาดยาได้ รังสีเอกซ์ซึ่งเป็นวิธีการหลักในการรักษาด้วยรังสีบำบัดที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน จะสะสมพลังงานไว้ในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ขณะที่แผ่กระจายไปทั่วร่างกาย ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายที่ไม่พึงประสงค์ได้ “ดังนั้น เรากำลังตรวจสอบการใช้ไอออน แต่ด้วยอัตราปริมาณรังสีสูงมากเพื่อดูว่ามีประโยชน์เพิ่มเติมหรือไม่” McIlvenny กล่าวเสริม แม้ว่าทีม QUB จะทำงานกับเลเซอร์กำลังสูงสุดที่มีอยู่ทั่วโลกแล้วก็ตาม McIlvenny ยังรายงานด้วยว่า “เลเซอร์พลังงานที่สูงขึ้นกำลังจะออนไลน์ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และเอเชียในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า” และยืนยันว่าเขาและเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะ ใช้คานเหล่านี้เพื่อผลิตไอออนพลังงานสูงและขยายขอบเขตการศึกษา

“ในระหว่างนี้ เรากำลังวางแผนที่จะตรวจสอบวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพแหล่งที่มานี้ และตรวจสอบกลไกใหม่ๆ ในขณะที่สำรวจฟิสิกส์ที่ซับซ้อนของการโต้ตอบกับสสารเลเซอร์กำลังสูง” แมคอิลเวนนีกล่าว

Antón-Solanas ตั้งข้อสังเกตว่าอีกกลุ่มหนึ่งเผยแพร่ผลการปลดปล่อยโมโนเลเยอร์ในช่วงเวลาเดียวกับที่พวกเขาทำ แม้ว่าจะมีวัสดุที่แตกต่างกัน (ทังสเตนไดซัลไฟด์) ที่ปล่อยออกมาในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน

สนามใหม่ ในขั้นตอนต่อไป Schneider กล่าวว่าทีมงานจะศึกษาองค์ประกอบโฟตอนของการปล่อยโพลาริตันแบบเลเซอร์ผ่านการทดลองสหสัมพันธ์อันดับสอง เช่นเดียวกับลายเซ็นของ superfluidity และ superconductivity สำหรับการใช้งาน ชไนเดอร์คิดว่าการทำโพลาริตันสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ไมโครและนาโนได้ การควบคุมโครงสร้างโพลาไรซ์และพลังงานของโพลาไรซ์ยังดูมีแนวโน้มสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์หุบเขาโทรนิกนาโนโฟโตนิก: ฟิลด์ที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งหุบเขาภายในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ถูกใช้เพื่อจัดเก็บจัดการและอ่านข้อมูลบางส่วน เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย