Interested Article - Нейтрон-захватная терапия

Схема установки NCT на экспериментальном реакторе Triga.

Нейтрон-захватная терапия , или нейтронозахватная терапия (англ. Neutron Capture Therapy ) — метод радиотерапии . Метод лечения рака с использованием реакций, возникающих между радиочувствительными медикаментами и нейтронами . При этом в опухоли предварительно накапливают бор , гадолиний (в эксперименте кадмий ), что повышает её чувствительность к нейтронному излучению. Затем опухоль облучают потоком тепловых нейтронов . В онкологических клиниках уже применяется терапия на основе бора ( Boron Neutron Capture Therapy ). Остальные варианты находятся в фазе экспериментов.

Основные сведения

Сечения захвата нейтрона изотопов ¹⁰ В и ¹¹ В.

В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в клетке , что приводит к её уничтожению. Бор (точнее, стабильный изотоп бор-10 ) поглощает нейтроны очень эффективно: сечение поглощения тепловых нейтронов 3837 барн , в то время как сечение поглощения нейтронов большинством элементов — порядка единиц барн.

В результате поглощения нейтрона бором-10 образуется возбужденное ядро бора-11 , которое за 10 ⁻¹² секунды распадается на ядро лития-7 и альфа-частицу , разлетающиеся с большой энергией. В 6 % случаев их суммарная энергия 2,8 МэВ , а в 94 % — 2,3 МэВ, поскольку 0,48 МэВ выносится гамма-квантом . Эти заряженные частицы быстро тормозятся: ядро лития на длине 5 мкм , альфа-частица на 7 мкм. Поскольку размер клетки порядка 10 мкм, то видно, что 80 % энергии ядерной реакции выделяется именно в той клетке, которая содержала ядро бора, поглотившего нейтрон.

Нейтронозахватная терапия более безопасна, чем стандартная рентгенотерапия . Однако этот вид лечения находится в фазе развития и имеет свои ограничения.

История

Идея былa сформулирована в 1936 году американским рентгенологом из Института Франклина в Филадельфии Г.Л. Лочером . Независимо, в конце 40-х годов в СССР , А. Т. Качугиным было предложено использование противоопухолевых медикаментов, действующих по нейтронзахватному принципу. В 1950-е годы в СССР проводилось первое экспериментальное лечение онкологических больных. В 1960-е годы разработка моделей терапии была проведена в Обнинском радиологическом центре и в Институте биофизики (Ю. С. Рябухин, Ф. С. Баранова, Н. А. Васильева, В. А. Успенский, Э. Ф. Филин).

Исследования получили развитие в США и Японии .

Нейрохирург Уильям Герберт Свит и физик Гордон Ли Браунелл из Массачусетской больницы общего профиля и Массачусетского технологического института (MIT) провели первые клинические испытания с использованием Брукхейвенского графитового исследовательского реактора в 1951 году .

В Японии базовые исследования по нейтрон-захватной терапии были начаты в 1959 году проф. Миякава Т. (отделение радиологии Клиники Токийского университета ), Ватанабэ Н. и др., а в 1968 году проф. Хатанака Х. (медицинский факультет ) впервые в Японии осуществил радиотерапию с применением реактора производства « Хитачи » (HTR). Затем на этом реакторе было проведено 13 клинических испытаний по лечению злокачественных образований головного мозга с применением соединений бора, который отличается выдающимися свойствами избирательного накопления в раковых клетках.

К 1989 году было проведено около 100 клинических испытаний по лечению злокачественных опухолей мозга, а с 1993 года — экспериментальное лечение 61 пациента на реакторе . Японским ученым удалось повысить эффективность метода за счет применения эпитермальных нейтронов, обладающих высокой энергией и способных проникать в глубоко расположенные опухоли. Кроме того, применение двух соединений бора, отличных по своим качествам, позволяет аккумулировать большой объем этого вещества в опухоли. Также внедрено компьютерное моделирование объема нейтронных лучей.

В настоящее время в Японии действует два реактора «медицинского назначения» — KUR, принадлежащий Университету Киото , и , который находится в ведении . Громоздкость необходимого оборудования не позволяет применять данный метод в обычных клиниках, но с 2009 года в НИИ при реакторе Университета Киото ведутся эксперименты на животных с использованием малогабаритного циклотронного ускорителя для проведения бор-нейтрон захватной терапии.

Этот вид терапии уже применяется для лечения опухолей мозга . В ИЯФ им. Г. И. Будкера в 2007 году был создан нейтронный источник для проведения экспериментов по бор-нейтронозахватной терапии .

Исследования Нейтрон-захватной терапии ведутся на горизонтальных экспериментальных каналах в МИФИ (НИЯУ МИФИ) совместно с Российским онкологическим научным центром имени Н. Н. Блохина и им. А. И. Бурназяна ФМБА России (правопреемник ГНЦ ИБФ). Показана эффективность терапии на собаках со спонтанными опухолями. ^{[

источник не указан 3116 дней

]}

Традиционно для нейтрон-захватной терапии применяют изотоп бора-10.

Гадолиний

Наилучшей способностью к захвату нейтронов обладает 157-й изотоп гадолиния , а ядерная реакция, происходящая при захвате нейтрона, сопровождается сильным радиоактивным излучением. Казалось бы, идеальный кандидат для нейтрон-захватывающей терапии. Однако существует ряд проблем, делающих его использование почти невозможным:

Гадолиний — это тяжёлый элемент. Его токсичность сопоставима с токсичностью ртути, мышьяка и кадмия . Для введения в организм его химическая токсичность должна быть устранена, и он может быть использован только в очень малых концентрациях.
Длительность облучения при нейтрон-захватной терапии может достигать 4 часов и более. И в течение всего этого времени необходимо удерживать весь гадолиний внутри опухоли, для её максимального поражения, что очень трудно из-за наличия кровообращения.
Требуемая концентрация гадолиния имеет определённый объём, и зачастую его просто невозможно ввести в опухоль. Он там не поместится.

Идеи использования магнитных наночастиц для повышения клинической эффективности лекарств основаны на том, что вещества, созданные с помощью нанотехнологических подходов, отличаются по своим физико-химическим свойствам от соединений, полученных в традиционной лекарственной форме. Магнитные наночастицы можно позиционировать с помощью магнитного поля, а также бесконтактно управлять их перемещением в органах и тканях за счет воздействия внешнего магнитного поля. Клетки- фагоциты транспортируют магнитные наночастицы в «ткани-мишени», а магнитное поле дополнительно фокусирует и локализует зону терапевтического воздействия .

См. также

Качугин, Анатолий Трофимович

Примечания

. Дата обращения: 3 июля 2023. 4 июля 2023 года.
. Дата обращения: 3 июля 2023. 4 июля 2023 года.
от 14 июня 2013 на Wayback Machine // ИЯФ СО РАН
. Дата обращения: 3 июля 2023. 3 июля 2023 года.
J. Dumazert, R. Coulon, Q. Lecomte, G. H. V. Bertrand, M. Hamel. (англ.) // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2018-02-21. — Vol. 882 . — P. 53–68 . — ISSN . — doi : .
O.V. Kondrashina. Гадолиний в нейтрон-захватывающей терапии опухолей = Металлогранические магнитные наночастицы как система адресной доставки гадолиния к клеткам-мишеням опухолей. — Германия= LAP LAMBERT Academic Publishing , 2014. — 188 p. — ISBN 978-3659512971 .

Литература

Бекман И. Н. // . — М. : МГУ , 2006.
Орлов П. (рус.) // Аргументы Недели : газета. — М. , 22 ноября 2011. — № 37 (278) . (недоступная ссылка)
Zimmermann R. = La Médecine nucléaire. La radioactivité au service du diagnostic et de la thérapie. — Лез-Юлис: , 2007. — P. 99-102. — 173 p. — ISBN 978-2-86883-962-6 . (недоступная ссылка)

Ссылки

// MIT Nuclear Reactor Laboratory (англ.)
/ Brain tumour research // Cancer Research UK (англ.)
/ Journal of Neuro-Oncology 62: 123–134, 2003.
/ Translational Cancer Research, Vol 2, No 2 (April 2013)
Статья в Компьютерре О бор-нейтронозахватной терапии рассказывает сотрудник ИЯФ им. Г. И. Будкера Сергей Таскаев (2010).