氢气纳米气泡辐射增敏效应
文章来源：admin发布日期：2023-07-29 17:51浏览次数：
眼部黑色素瘤可以在四种眼组织中发展：葡萄膜 （UV）、结膜、眼睑和眼眶，其中葡萄膜最为普遍。起源于脉络膜、睫状体或虹膜的葡萄膜黑色素瘤是最常见的眼内癌，全球每百万人中约有 5 人受到影响，北美每年有2500-3000人。观察、手术切除、放射治疗和热疗（不作为单独的初始治疗选择）是葡萄膜黑色素瘤的主要治疗方法，完全切除眼部是 1980 年代之前最普遍的治疗方法。葡萄膜黑色素瘤放射治疗旨在为肿瘤提供足够的辐射剂量，同时保留眼睛或其他有风险的器官 （OAR） 附近的结构。近距离放射治疗现在是没有眼外延伸的葡萄膜黑色素瘤的公认标准治疗方法，1998 年协作眼黑色素瘤研究发现眼球摘除术和眼球保留术在生存率方面没有差异125碘近距离放射治疗。根据比较研究，放射性核素或氦离子的离子治疗和近距离放射治疗125碘或106Rh斑块可有效进行局部肿瘤管理和视力保护。质子和氦离子治疗比斑块治疗具有更大的肿瘤复发概率。几十年来，眼近距离放射治疗一直使用凸眼科涂药器或斑块来治疗恶性葡萄膜黑色素瘤和其他眼内恶性肿瘤。恶性黑色素瘤、鳞状癌和延髓结膜癌的放射性斑块90锶106茹，或125碘。由于带电粒子的范围有限，最合适的放射性核素是释放β-射线106Ru/106Rh 和90锶/90Yr，用于治疗浅表肿瘤。特别是脉络膜黑色素瘤，可以使用以下方法有效治疗106茹涂抹。贝塔谱106Ru放射性同位素的最大能量为39 keV，平均能量为10 keV。过渡到106Rh 并最终到106钯，106茹变得稳定。106Rh发射β粒子，平均和最大能量分别为1.55 MeV和3.54 MeV。
许多研究已经研究了纳米颗粒（主要是金NPs）在辐射存在下的细胞毒性。对高原子序数原子核的兴趣可以通过当这些NP受到光子辐射时光电速率的增加来解释。光电效应产生二次电子，如光电子和俄歇电子，能直接电离DNA并破坏它。然而，使用纳米技术在粒子放射治疗中与基于光子束的放射治疗具有不同的场景。哈希米等证明使用金NPs与β辐射相结合时不能产生显着的剂量增强。高能电子的碰撞停止能力随着原子序数的增加而减小。此外，由于电子通过重原子核时发生的辐射，具有高原子序数的NPs（如金）不能用作电子辐射增强材料。在高Z材料存在的情况下，电子束能量会被周围的健康组织吸收。
纳米气泡（NBs）或超细气泡是直径小于一微米的气孔。近年来，基于自然的解决方案因其出色的稳定性而引起了科学界的兴趣。这种稳定性可以持续几周到几个月。此外，已经发现NBs会影响其传播环境的物理化学参数。当均匀液体由于压力快速降低到临界点以下而改变相位时，就会形成NB，称为气蚀。由于其广泛的可能应用，纳米技术和NBs在许多领域得到了广泛的关注，例如无表面活性剂清洁，矿物加工，细胞内药物递送和癌细胞药物超敏反应。Prabhakar等人探索了响应超声脉冲的增强细胞膜通透性和增加靶向细胞内药物递送。在这项研究中，含纳米气泡的脂质体（NB-PTXLp）用于癌细胞的超声成像和靶向药物递送。他们得出结论，在MiaPaCa-2细胞中，NBs和超声波将脂质体吸收提高了2.5倍。Owen及其同事研究了氧气NBs的口服溶液如何减少肿瘤缺氧。与将氧气溶解在水中相比，将其封装在NB中可提供基于其发现的更高的稳定性和氧气浓度。Iijima等人的另一项研究探讨了富含氧气NBs的水与辐射的影响，其中NBs用于培养MDA-MB-231乳腺癌细胞和EBC-1肺癌细胞。两种细胞样品在缺氧情况下都显示出耐辐射性，在不同辐射剂量下使用氧气NB会大大降低辐射阻力。（氧气的辐射曾敏效应是传统认识，通过氧气纳米泡只是在技术上增加了氧气溶解，没有理论上的冲突）。
长期以来，纳米颗粒一直被探索用于治疗眼部疾病，因为它们能够穿透禁止外来化合物进入眼部环境的生物屏障。因此，在这项研究中引入与人体生物环境，特别是眼睛相容的电子辐射敏感纳米颗粒，将为在更短的时间内用放射材料治疗眼部肿瘤打开一个新的窗口，并具有更有效的剂量分布。作者搜索没有关于使用纳米技术的眼睛电子束近距离放射治疗的研究。这项研究试图解决H2-NBs在106Ru beta 射线眼近距离斑块放射治疗期间的使用价值。
目的： 研究氢纳米气泡（H2-NBs）在眼内黑色素瘤近距离治疗期间使用使用106Ru电子发射极斑块。
方法： 采用蒙特卡洛（MC）模拟和实验研究，使用3D设计的模型和热发光剂量学（TLD）。各种浓度的H2-在肿瘤组织内模拟直径为100nm的NB。结果以沉积能量和剂量增强因子（DEF）表示。使用AutoCAD和3D打印机技术制作了人眼球的等效树脂模型。使用玻璃珠TLD剂量计并将其放置在幻影内。
结果： 使用 1% 浓度的 H2-NBs，在实验设置和MC模拟的肿瘤顶点93mm处分别达到98%和10%的DEF。对于 0.1%、0.3%、0.5%、1% 和 4% H2-NBs的模拟浓度，最大剂量增强分别为154%、174%、188%、200%和300%，距离斑块表面约3mm处可见剂量减少。
结论：因其独特的身体特性，H2-NBs可用作106茹眼近距离放射治疗吸收剂量增强剂。据报道，减少患者眼睛上的放射斑块植入时间、减少巩膜吸收剂量和降低患者健康器官照射的风险是使用 H2-NB 的一些潜在益处。
提示：该研究是证明氢气纳米气泡具有辐射增强效应，这和过去发现氢气具有抗辐射损伤的作用完全相反。或说和我们一贯宣传的氢气有利于身体的效应存在不同的特点。但由于本研究没有使用氧气、氮气、氦气或空气等成分的纳米气泡进行对比，因此无法确定这种效应是气体成分的贡献。
