Development of dosimeters with selective materials to high frequency radiation

Abstract

The clinical use of ionizing radiation to obtain a necrosing or cytotoxic radiobiological effect on tumoral lesions requires wide and complex physical and dosimetrical procedures. In particular, it is necessary to calculate accurately the absorbed dose optimizing its delivery in order to treat the tumor, without affecting the surrounding healthy tissues. Moreover, the technological development of the last few years has led to an evolution in the field of radiotherapy, in the sense of an always bigger conformation of the dose distribution to the volumes to be irradiated, through the use of very complex dose release techniques. For this reason, priority target in radiotherapy is the research and the tuning of suitable systems for dosimetrical measurements. In this context, the research activity presented in this PhD thesis has regarded not only the use and development of conventional dosimeters but mainly the development of new radiation detectors based on nanomaterials. Different nanomaterials have been prepared and tested under photon radiation, such as precursors of silver nanoparticles, manganese doped zinc sulphate nanoparticles, multiwall carbon nanotubes and graphene. This work demonstrates that these nanomaterials, interesting for their fascinating physical and chemical properties, are also very promising to realize dosimeters of new generation. [edited by author]

L’utilizzo clinico di radiazioni ionizzanti per ottenere un effetto radiobiologico necrotizzante o citotossico su lesioni tumorali comporta ampie e complesse procedure fisico-dosimetriche. In particolare, è necessario calcolare accuratamente la dose assorbita, ottimizzando il suo rilascio, al fine di trattare il tumore senza danneggiare i circostanti organi sani. Inoltre, lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha condotto ad un’evoluzione nel campo della radioterapia, con il raggiungimento di una sempre più grande conformazione delle distribuzione di dose ai volumi da irradiare, attraverso l’uso di tecniche di rilascio della dose molto complesse. Per questo motivo l’obiettivo prioritario in radioterapia è la ricerca e messa a punto di adeguati sistemi per effettuare misure dosimetriche. In tale contesto, l’attività di ricerca, presentata in questa tesi di dottorato, ha riguardato non solo l’uso e lo sviluppo di dosimetri convenzionali ma, principalmente, la realizzazione di nuovi rilevatori di radiazione basati su nanomateriali. Diversi nanomateriali sono stati preparati e testati alla radiazione di fotoni, quali precursori di nanoparticelle di argento, nanoparticelle di solfuro di zinco drogate con manganese, nanotubi di carbonio a parete multipla e grafene. Da questo lavoro si evince che questi nanomateriali, interessanti per le loro proprietà fisiche e chimiche, sono anche molto promettenti per realizzare dosimetri di nuova generazione. [a cura dell'autore]