درمان سرطان با شتاب دهنده ذرات

به گزارش این با من به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، شتاب دهنده های ذرات اگر اینقدر بزرگ نبودند، می توانستند فوق العاده مفید باشند. بعنوان مثال شتاب دهنده "SLAC" حدودا ۳.۲ كیلومتر طول دارد، در حالیكه شتاب دهنده معروف آزمایشگاه "سرن"(CERN) معروف به "LHC" بیست و هفت كیلومتر طول دارد.
حالا دانشمندان دانشگاه استنفورد موفق به كوچك كردن این فناوری برای قرار دادن آن در یك تراشه كامپیوتری شده اند. این امر می تواند به روش های دقیق تر برای پرتودرمانی سرطان منجر شود.
ذرات در شتاب دهنده های رایج از راه تونل های خلاء تابیده می شوند و به سرعت های فوق العاده بالایی می رسند. شتاب دهنده "SLAC" با تابش مایكروویو ذرات، آنها را سرعت می بخشد، در حالیكه شتاب دهنده "LHC" از الكترومغناطیس های ابررسانا برای این كار استفاده می نماید.
ماشین آلات مورد نیاز برای انجام این كار سبب می شود این سیستم ها بسیار حجیم و جهت استفاده در بیمارستان ها و مراكز علمی كوچك تر نامناسب باشند. در گذشته آزمایشگاه "CERN" موفق به ایجاد یك نمونه اولیه كوچك تر شده است كه در حدود دو متر طول دارد و الان تعدادی از پژوهشگران دانشگاه استنفورد و "SLAC" نسخه ای كوچك تر را ساخته اند كه به اندازه یك تراشه سیلیكونی است.
الكترون ها در این طراحی جدید از راه یك كانال خلاء بسته شده كه ۳۰ میكرومتر طول دارد و نازك تر از موی انسان است، تابیده می شوند. این دستگاه به جای مایكروویو یا آهن ربا، ذرات را با استفاده از نور مادون قرمز شتاب می بخشد كه از راه سیم های سیلیكونی كه در دیواره های داخل كانال قرار دارند، حركت می كنند.
یك لیزر مادون قرمز اشعه ها را با سرعت ۱۰۰ هزار بار در ثانیه می تاباند و هر بار، تكه ای از فوتون هایی كه الكترون ها را با زاویه صحیح آزاد می كنند، ارسال می كند تا آنها را شتاب دهد.
این شتاب دهنده ذرات در شكل فعلی بر روی تراشه آماده استفاده عملی نیست، اما نتایج نشان داده است كه این مفهوم عملی است. هم اكنون این تراشه تنها موفق شده است به الكترون ها ۰.۹۱۵ كیلو الكترون ولت(keV) انرژی بدهد كه تقریباً هزار برابر كمتر از مقدار مورد نیاز برای تحقیقات یا برنامه های پزشكی است.
این گروه تا آخر سال به یك مگا الكترون ولت(MeV) یا چیزی در حدود هزار برابر بیشتر از شكل فعلی خواهد رسید. چگونگی انجام این كار واضح است، محققان همان قطعه كانال را هزار بار تكرار می كنند كه به ایجاد یك تراشه با طول ۱ اینچ(۲.۵ سانتی متر) منتهی می شود.
محققان می گویند كه نخستین كاربرد این تراشه می تواند در توسعه تشخیص و درمان های سرطان باشد. بعنوان مثال یك لوله خلاء می تواند در یك بیمار قرار گیرد كه یك انتهای آن مستقیماً به سمت تومور باشد. الكترون های شتاب یافته از راه این دستگاه می توانند از راه این لوله مستقیماً بدون برخورد به سلول های سالم، سلول های سرطانی را هدف قرار دهند.
شتاب دهنده دستگاهی است كه در آن ذرات آبستن مانند ذرات بنیادی، هسته اتم ها یا اتم های یونیزه شده، مولكول ها یا قسمت های مولكول به وسیله میدان های الكتریكی یا مغناطیسی تا سرعت های بسیار زیادی شتاب داده می شوند، به صورتی كه سرعت خیلی از آنها حتی تا نزدیكی های سرعت نور می رسد. انرژی جنبشی ذره در این حالت به این ترتیب، به اندازه چندین برابر انرژی در حال سكون آن می باشد.
از شتاب دهنده ها در زمینه های مختلفی از فیزیك همچون در اندازه گیری های گوناگونی در فیزیك هسته ای استفاده می شود. یعنی از راه شلیك ذرات، توسط شتاب دهنده به سمت جسم در حال تحقیق(Target) و پراكنده شدن آنها و اندازه گیری توسط یك دوربین یا به صورت بهتر آشكارساز(Detector) عملی می شود.
هم اكنون، بزرگ ترین شتاب دهنده در جهان در آزمایشگاه "سرن" قرار دارد.
شتاب دهنده ها اصولاً به دو دسته خطی و دایره ای تقسیم می شوند. مشهورترین شتاب دهنده های خطی شتاب دهنده "واندگراف" است و معروف ترین شتاب دهنده های دایره ای عبارت هستند از بتاترون، سیكلوترون، مایكروترون و سنكروترون.
همینطور شتاب دهنده های ایستابرقی(الكتروستاتیكی) كه در آن یون های منفی هیدروژن از پتانسیل زمین تا پتانسیل زیاد شتاب می گیرند و سپس با گذار از محفظه ای گازی یا برگه ای نازك، هر دو الكترونِ یون از آن كنده می شوند و پروتون باقی مانده باردیگر شتاب می گیرد و به پتانسیل زمین می رسد را شتاب دهنده دو مرحله ای می گویند.
این تحقیق در مجله Science انتشار یافته است.