(Phys.org) -Microbeam-stralingstherapie (MRT) biedt een enorme belofte voor kankerpatiënten door zijn vermogen om tumorcellen te vernietigen terwijl het omliggende gezonde weefsel wordt beschermd. Toch is onderzoek naar het klinische gebruik ervan beperkt door de enorme omvang van de technologie die nodig is om de bundels te genereren. Tot nu, het toedienen van MRT vereiste enorme elektronenversnellers die bekend staan ​​als synchrotrons. Maar met een nieuwe microstraalzender ontwikkeld aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, de technologie is verkleind, deuren openen voor klinisch onderzoek.

In een online gepubliceerde studie door Technische Natuurkunde Brieven , een multidisciplinair team onder leiding van natuurkundeprofessor Otto Zhou, doctoraat; Universitair hoofddocent radiotherapie X. Sha Chang, doctoraat; en natuurkunde professor Jianping Lu, doctoraat, heeft een apparaat gebouwd met behulp van op koolstof nanobuisjes gebaseerde röntgenbronarraytechnologie die is ontwikkeld bij UNC en die microstraalstraling kan genereren met vergelijkbare kenmerken als de bundels die worden gegenereerd door synchrotronstraling. Ook onderzoekers van Technische Natuurwetenschappen en Radiologie van UNC namen deel aan dit onderzoek.

Zhou, een lid van het UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center, wijst op verschillende onderzoeken die hebben aangetoond dat microstraalstraling tumoren vernietigde en de overleving met wel een factor tien verhoogde bij dieren die hersentumoren droegen die met de techniek werden behandeld. Hoewel het potentieel van de technologie is bewezen, de enorme infrastructuur die nodig is om de onderzoeken uit te voeren, heeft verhinderd dat onderzoek voor klinisch gebruik wordt onderzocht.

"De innovatie hier, wat we op de universiteit hebben gedaan, is om apparatuur te bouwen die compact is en potentieel kan worden gebruikt in een ziekenhuis en een vergelijkbare therapeutische waarde kan bereiken. Het feit dat de microstraal het stralingseffect kan leveren, is bekend, de experimenten zijn gedaan, maar het gebruik van op synchrotron gebaseerde apparatuur is niet praktisch, " zei Zhou.

Bestralingstherapie in het huidige klinische gebruik baadt tumoren uniform in hoge dosis straling, maar de toxiciteit van de straling beperkt de grootte van tumoren die veilig kunnen worden behandeld. MRT doseert het gebied met dunne parallelle stralingsvlakken, tot een paar honderd micron breed, het creëren van een gestreept patroon van bestraling over de tumor. In proeven met proefdieren, deze benadering leidt tot lagere toxiciteit en het vermogen om veilig een veel hogere dosis af te geven voor de behandeling van radioresistente tumoren zoals hersentumoren.

Het team heeft al aangetoond dat hun compacte MRT-apparaat vergelijkbare doses en distributie van straling bij proefdieren kan genereren, zoals gezien in de op synchrotron gebaseerde onderzoeken, in staat om de microstraalstraling nauwkeurig af te leveren aan de hersentumorplaats bij muizen. Met die kennis, ze zijn begonnen met het bepalen of dieren die met hun apparaat zijn behandeld, dezelfde therapeutische voordelen hebben als die in de synchrotron-onderzoeken. Dat zou onderzoekers van UNC en elders in staat stellen om het niveau van onderzoek naar MRT te starten dat nodig is om te bewijzen dat het menselijke patiënten ten goede kan komen.

"Stel je eens voor wat de potentiële klinische impact zou kunnen zijn. In veel gevallen van hersentumorkanker bij kinderen, normaal gesproken is de prognose niet goed. Stralingstoxiciteit voor zich ontwikkelend weefsel is veel ernstiger dan voor volwassenen. Deze straling kan de tumor onder controle houden, maar het beschadigt normaal weefsel niet. Het heeft een groot potentieel voor klinische toepassing, " zei Chang, een lid van UNC Lineberger.

Vanwege het beperkte vermogen van onderzoekers om de effecten van MRT te bestuderen, er is weinig bekend over waarom de straling tumoren vernietigt, maar slechts minimale schade aan de omliggende weefsels veroorzaakt. Een compactere MRT-zender zou meer onderzoekers toegang geven tot de technologie en een hoger niveau van onderzoek naar de wisselwerking tussen straling en biologie stimuleren, volgens Lu.

"Een van de doelen van het onderzoek is om te begrijpen waarom het werkt, " zei Lu.