El equipo de Onel utiliza la tecnología LHC para desarrollar un dispositivo utilizado en oncología radioterápica

Como parte de su trabajo en física de partículas de alta energía, el profesor Yasar Onel ha inventado un centelleador que se usaría en un tratamiento de radiación ultrarrápida para el cáncer.

Onel y su grupo de Física de Altas Energías en el Departamento de Física y Astronomía están trabajando en el desarrollo de un sistema de monitoreo de dosis rápida utilizando su centelleador duro de radiación recientemente patentado y la tecnología del Gran Colisionador de Hadrones. Están trabajando con el Departamento de Oncología Radioterápica de la Universidad de Iowa en la Facultad de Medicina de Carver en el proyecto "Midwest FLASH Lab: Developing Next-Generation Radiotherapy Delivery and Expertise at the UI", que fue financiado con $3 millones durante un período de tres años. período utilizando fondos P3 de asociación público-privada del año fiscal 2023; los investigadores principales son John Buatti y Ryan Flynn en Oncología Radioterápica.

La Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. otorgó la patente de EE. UU. número 11,307,314 el 19 de abril de 2022, "Aparato, sistema y método para el centelleador de elastómero flexible y plástico endurecido por radiación", inventado por Onel y su colega, el profesor asociado adjunto Ugur Akgun, y asignado a UI Research Base.

La radioterapia FLASH, un nuevo tratamiento de radiación ultrarrápida para el cáncer, ha demostrado un gran potencial de próxima generación para proteger el tejido sano mientras destruye selectivamente los tumores cancerosos, pero actualmente, los sistemas de monitoreo de dosis disponibles que se usan en las instalaciones de radioterapia no pueden monitorear/cuantificar con precisión la dosis administrada. a la velocidad de nanosegundos a la que opera FLASH RT. El nuevo prototipo de detector se probará en el acelerador lineal de la Universidad de Iowa y en el nuevo acelerador de protones de la Universidad Estatal de Ohio.

"Este sistema de monitoreo de dosis rápido y de alta resolución hará que el tratamiento de radioterapia FLASH sea más seguro para millones de pacientes que lo necesitan. La invención de los científicos de UI permitirá una dosimetría FLASH multidimensional rápida, precisa y conveniente, satisfaciendo una necesidad significativa en el comunidad de radioterapia", dijo Onel.

El poder de la radiación se ha aprovechado para varios propósitos, desde la producción de energía hasta los rayos X, escaneos CAT y PET (tomografía por emisión de positrones), aplicaciones de seguridad y otros. Para todas estas aplicaciones, la detección de radiación es un proceso vital y comúnmente se realiza a través de centelleadores, que son materiales transparentes que producen luz cuando la radiación los atraviesa y excita sus átomos. La luz generada viaja hasta el borde del centelleador para ser detectada por un sensor de luz. Luego, la señal del detector se usa para reconstruir una imagen, que resulta ser una imagen de un tumor para un escáner PET o CT, distribución de dosis dentro de un cuerpo para dosímetros médicos o dentro de un contenedor para aplicaciones de seguridad. Se espera que los centelleadores ideales produzcan mucha luz, tengan un tiempo de respuesta rápido y sean resistentes a la radiación. El efecto acumulado de la radiación dentro del centelleador lo hace menos transparente, por lo que la luz producida no puede viajar dentro del centelleador. Es un desafío crear un centelleador que satisfaga estos requisitos previos.

El grupo de Física de Altas Energías de UI, que trabaja en el experimento CMS del proyecto Gran Colisionador de Hadrones, descubrió un centelleador basado en elastómero "equivalente al agua" con un rendimiento de luz superior, una señal rápida y alta resistencia a la radiación. Equivalente en agua significa que este material tiene una masa y una densidad de electrones similares a las del cuerpo humano. El centelleador base también es resistente a la radiación y se puede mezclar con diferentes compuestos centelleantes para producir las características requeridas. "Si esta invención se desarrolla y optimiza para diversas aplicaciones médicas, el público obtendrá una gran ganancia", dijo Onel.