Mikroelektronik Devrimi: Cep Boyutundaki Hızlandırıcılarla Kanser Tedavisi Yeniden Tanımlanıyor
Cep boyutundaki parçacık hızlandırıcıları kanseri nasıl tedavi edebilir?
Parçacık hızlandırıcıların minyatürleştirilmesi tıbbı alt üst edebilir.
Parçacık hızlandırıcıları elektrik ve manyetik alanları birleştirerek proton ve elektron gibi yüklü parçacıkları yüksek hızlara çıkaran parçacık demetleri üretir. Boyutları bir minibüs kadar küçükten, çevresi 16,5 mil (26,6 km) olan devasa Büyük Hadron Çarpıştırıcısına kadar değişmektedir. Nanofotonik parçacık hızlandırıcıları on sentlik bir madeni paradan daha küçüktür.
1966 yılında Richard Fleischer Fantastik Yolculuk adlı bir film yönetti. Filmin konusu, bilim insanlarının denizaltı benzeri bir aracı (içinde bir insanla birlikte) küçültüp insan vücuduna enjekte edebilecekleriydi. Araç daha sonra hastanın beynindeki bir kan pıhtısının bulunduğu yere yönlendirilecek ve bir lazer pıhtıyı çıkaracaktı. Filmin önermesi açıkça hayal ürünü olsa da, Nature dergisinde açıklanan minyatür parçacık hızlandırıcı teknolojisini kullanan yeni bir gelişme, filmi gerçeğe biraz daha yaklaştırabilir.
Cep boyutunda parçacık hızlandırıcıları
Parçacık hızlandırıcılar, protonlar ve elektronlar gibi yüklü parçacıkları çok yüksek hızlara çıkarmak için elektrik ve manyetik alanların bir kombinasyonunu kullanan ve parçacık ışınları üreten cihazlardır. Bu ışınlar, doğa yasalarına ilişkin temel araştırmalar ve evrenin başladıktan bir saniye sonraki halinin yeniden yaratılması gibi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Ancak daha pratik bir uygulama, kanser hastalarının radyasyon kullanılarak tedavi edilmesidir.
Parçacık hızlandırıcıları genellikle büyük cihazlardır ve birçok hastanedeki minivan büyüklüğünden, çevresi 16,5 mil (26,6 km) olan büyük hadron çarpıştırıcılarına kadar çeşitlilik gösterir. Ancak bu yeni hızlandırıcı on yenlik bir madeni paradan çok daha küçük.
Almanya’daki Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nuremberg’deki (FAU) araştırmacılar Nanofotonik Parçacık Hızlandırıcı adı verilen bir cihaz inşa ettiler. Cihaz, elektronları 28 000 elektron voltluk bir enerjiden 40 000 elektron voltun biraz üzerine hızlandırmak için lazer darbeleri kullanıyor. Bu son derece güçlü bir X-ışını enerjisidir. Dahası, hızlandırma gücü geleneksel hızlandırıcılarınkiyle karşılaştırılabilir ve hızlandırıcının kısa uzunluğu yalnızca toplam enerji artışını sınırlar.
Küçük ama güçlü yumruk
Hızlandırıcının ‘iş ucu’ sadece 0,02 inç (0,5 mm) uzunluğunda bir tüptür. Tüpün iç çapı sadece 225 nanometredir; bir milyon nanometre bir milimetreye eşittir, insan saçının çapı ise 80.000 ila 100.000 nanometre arasındadır. Bu çalışmada, bir elektronik çip üzerindeki küçük lazerler yaklaşık 1000 küçük orman benzeri ‘sütunu’ ışınlıyor. Lazer ve sütunlar arasındaki etkileşim hızlanmadan sorumludur.
Toplam enerji çok daha büyük hızlandırıcılara kıyasla küçük olsa da, araştırmacılar bu nanofotonik cihazlardan bazılarının daha yüksek enerjilere ulaşabileceğine inanıyor. Şu anda, bu ilk prototipte o kadar az elektron hızlandırılıyor ki, ışın ticari değere sahip olmak için yeterli radyasyon üretmiyor.
Kanser tedavisi
Teknoloji henüz mükemmelleştirilmemiş olsa da araştırmacılar bir gün radyoterapide devrim yaratabileceğine inanıyor. Hızlandırıcı, Fantastic Voyage filminde tasvir edildiği gibi küçük bir denizaltıya bağlanamaz, ancak insan vücudunun içini incelemek için endoskop adı verilen bir alete bağlanabilir. Onkologlar hızlandırıcının çıkışını tümöre yaklaştırarak kanseri tedavi edebilirler.
Bunun çeşitli avantajları vardır. Şu anda tedavi için kullanılan radyasyon genellikle tümörün dışındaki sağlıklı dokuyu ışınlayacak kadar güçlüdür. Teorik olarak, yeni teknikler yakındaki dokulara verilen zararı en aza indirmek ve hastaların maruz kaldığı yan etkileri azaltmak için enerji çıkışını ayarlayabilir. Ayrıca, mevcut tedavi yöntemleri vücut dışında üretilen radyasyonu tümöre doğru yönlendirmektedir. Radyasyon insan dokularından geçerken emilir, bu nedenle cilde yakın dokular en fazla radyasyonu alırken, tümörün daha derin kısımları daha az radyasyon alır ve güneş yanığı olarak görünebilir. Küçük parçacık hızlandırıcıları bunu önleyebilir.
Tıbbi cihazların minyatürleştirilmesi bir gerçeklik haline gelmektedir. Mikroelektronik ve nanoelektroniğin icadı, hastaları bir zamanlar hayal bile edilemeyecek şekillerde tedavi etme potansiyeline sahiptir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Mikroelektronik Devrimi: Cep Boyutundaki Hızlandırıcılarla Kanser Tedavisi Yeniden Tanımlanıyor
Laboratuvarda Yetiştirilen Deride 3D-Biyobaskılı Saç Folikülleri Oluşturuldu
Mikroelektronik Devrimi: Cep Boyutundaki Hızlandırıcılarla Kanser Tedavisi Yeniden Tanımlanıyor