Màng kim cương siêu mỏng mới là người bạn tốt nhất của một nhà khoa học phóng xạ

Anonim

Tùy thuộc vào liều lượng và mục tiêu, bức xạ có thể gây ra thiệt hại đáng kinh ngạc cho các tế bào khỏe mạnh hoặc nó có thể được sử dụng để điều trị ung thư và các bệnh khác. Để hiểu các tế bào phản ứng với các liều bức xạ khác nhau như thế nào, các nhà khoa học cần phải chỉ đạo lượng năng lượng chính xác đến các khu vực cụ thể của tế bào. Tuy nhiên, liều lượng đo lường có thể là một thử thách, đặc biệt là khi làm việc với các proton năng lượng thấp.

Một sự hợp tác của các nhà nghiên cứu từ Đại học de Bordeaux, Trung tâm Quốc gia de la Recherche Scientifique và CEA-LIST đã phát triển một màng kim cương siêu mỏng có thể đo số lượng proton trong một liều bức xạ với độ chính xác gần như hoàn hảo. Máy dò gắn vào một vi sinh vật hạt tích điện và cho phép phân phối bức xạ tới một khu vực rộng hơn 2 micromet. Nghiên cứu, được công bố trong tuần này trong Applied Physics Letters, đại diện cho một tiến bộ công nghệ có giá trị đối với sinh học bức xạ.

Các thí nghiệm trước đây đã xác định rằng các màng kim cương có thể phát hiện và định lượng proton, nhưng cho đến khi nghiên cứu hiện tại, không ai phát triển công nghệ điều tra sinh học.

"Thiết bị này hoàn toàn tương thích với các tế bào sống trong môi trường lỏng của chúng", Philippe Barberet, nhà sinh vật lý học tại Đại học Bordeaux cho biết. “Nó sẽ cho phép chúng tôi chiếu xạ các loại tế bào và sinh vật khác nhau bằng cách sử dụng các proton đơn, không dễ dàng sử dụng các máy gia tốc năng lượng thấp”.

Barberet đã làm việc với Michal Pomorski tại CEA-LIST, người đã tạo ra cảm biến kim cương siêu mỏng bằng cách cắt xuống và sau đó plasma khắc một viên kim cương đơn tinh thể thương mại có độ dày khoảng 1 micromet. Chúng bao phủ cả hai mặt của máy dò với các điện cực dẫn điện trong suốt và điện để thu tín hiệu điện từ chùm proton khi nó đi qua màng kim cương. Thiết kế này tương thích với kính hiển vi, đảm bảo tiếp xúc tốt giữa detector và mẫu sinh học, và đếm proton với độ chính xác cao hơn 98%.

Để kiểm tra hiệu quả của các màng kim cương khi chiếu xạ các tế bào sống, nhóm sử dụng một dòng tế bào được thiết kế để biểu diễn protein sửa chữa DNA gọi là XRCC1, được gắn với protein huỳnh quang màu xanh lá cây (GFP). Khi tổn thương DNA xảy ra trong các tế bào này, GFP sẽ sáng lên tại vị trí sửa chữa.

"XRCC1 là tham gia vào con đường sửa chữa DNA và nó là một trong những protein đầu tiên được tuyển dụng", Barberet nói. "Bạn chiếu xạ và bạn ngay lập tức thấy hiệu ứng." Chúng phân phối 100 proton cách nhau khoảng 5 micromet đến các tế bào. Mô hình kết quả của các điểm chiếu xạ màu xanh lá cây đã xác nhận rằng chùm tia gây ra thiệt hại trong các vòng tròn có kích thước nhỏ hơn 2 micron.

Các màng kim cương có thể trở thành một công cụ có giá trị để tăng độ chính xác trong nghiên cứu sinh học bức xạ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng tiện ích của chúng bị hạn chế đối với các nhóm có khả năng tiếp cận các chùm proton từ các máy gia tốc hạt.

menu
menu