مادة كربونية جديدة قد تعزز دقة العلاج بالبروتونات لمكافحة السرطان
ابتكار كربوني جديد لتحسين العلاج بالبروتونات ضد السرطان
طور علماء في جامعة سنغافورة الوطنية بالتعاون مع باحثين في الصين مادة كربونية فائقة النحافة قد تُحدث نقلة نوعية في العلاج بالبروتونات المستخدم لعلاج السرطان.
المادة الجديدة، التي نُشرت تفاصيلها في Nature Nanotechnology، تُعرف باسم الكربون غير المتبلور أحادي الطبقة فائق النقاء (UC-MAC)، وتمتاز بقدرتها على إنتاج حزم بروتونية أكثر دقة وكثافة طاقية، مما يجعل العلاج أكثر فعالية في القضاء على الأورام مع الحفاظ على الأنسجة السليمة.
كيف يعمل العلاج بالبروتونات؟
العلاج بالبروتونات هو تقنية إشعاعية غير جراحية تعتمد على تسريع أيونات الهيدروجين عبر جهاز يُسمى السيكلوترون لتوليد شعاع بروتوني عالي الطاقة قادر على تدمير الحمض النووي للخلايا السرطانية.
-
داخل السيكلوترون، تُسارع أيونات الهيدروجين الجزيئية ثم تمر عبر رقائق كربونية لإزالة الإلكترونات وتحويلها إلى بروتونات.
-
كلما كان الشعاع أكثر دقة، زادت قدرته على استهداف الورم فقط دون الإضرار بالأنسجة السليمة.
ما الذي يميز UC-MAC؟
-
على عكس الغرافين الذي يتكون من حلقات سداسية مثالية، يحتوي UC-MAC على حلقات خماسية وسباعية وثمانية تخلق مسامًا نانوية صغيرة جدًا (بعرض عُشر نانومتر فقط).
-
هذه البنية تتيح ضبط مرور أيونات الهيدروجين بدقة أكبر وتقليل التبعثر، ما ينتج عنه حزم بروتونية أكثر حدة.
-
يمكن إنتاج طبقة بسمك ذرة واحدة وبقطر 200 ملم خلال 3 ثوانٍ فقط، وهي سرعة تفوق الطرق السابقة بأكثر من عشرة أضعاف.
آلية التصنيع
-
يبدأ بترسيب طبقة رقيقة من النحاس على رقاقة ياقوت داخل حجرة مملوءة بالبلازما.
-
تتشكل حبيبات نانوية توفر الظروف المثالية لنمو UC-MAC.
-
خلال ثوانٍ قليلة، تتبلور طبقة كربونية أحادية الذرة على سطح النحاس.
يقول هوي هوي لين، الباحث في وكالة A*STAR:
“في البداية جربنا المادة في الإلكترونيات والبصريات، وبعد ثلاث سنوات اكتشفنا ميزتها الفريدة في تحسين دقة حزم البروتونات.”
إمكانيات المستقبل
-
تسريع أيونات الهيدروجين الجزيئية عبر UC-MAC بدلاً من البروتونات المفلترة مسبقًا أدى إلى زيادة كمية البروتونات المنتَجة بمعدل عشرة أضعاف.
-
ما زال أمام الباحثين تحديات لتبسيط خطوات التصنيع (التي تتطلب عشرات المراحل حاليًا) قبل الوصول إلى مرحلة التسويق التجاري.
-
في حال نجاح ذلك، يمكن أن يصبح العلاج بالبروتونات أكثر شيوعًا وأقل تكلفة حول العالم.
