Technologia z CERN-u trafi do przychodni. Diagnostyka molekularna na wyciągnięcie ręki
Czy właśnie jesteśmy świadkami rewolucji w diagnostyce obrazowej? Opracowane detektory zbudowane na bazie tanich perowskitów potrafią rejestrować pojedyncze fotony promieniowania gamma z dokładnością dorównującą kosztownym systemom szpitalnym. Są mniejsze, prostsze i przede wszystkim od nich tańsze.
Systemy obrazowania jądrowego, takie jak SPECT, stanowią podstawę nowoczesnej medycyny nuklearnej. Pozwalają na wczesne wykrywanie nowotworów, ocenę metabolizmu tkanek i monitorowanie efektów terapii. Ich sercem są detektory rejestrujące fotony gamma emitowane przez znaczniki radioaktywne. Dotąd wykorzystywano w tym celu drogie i trudne w produkcji kryształy, takie jak CdZnTe. Teraz wszystko może się zmienić.
Zespół naukowców zaprezentował detektor wykonany z taniego i łatwego do wzrostu materiału perowskitowego – CsPbBr₃. Nowy układ potrafi rejestrować pojedyncze fotony gamma z rozdzielczością przestrzenną sięgającą 3,2 mm i spektrometrią na poziomie 0,87 proc. dla 662 keV. To wynik lepszy niż w przypadku wielu konwencjonalnych urządzeń wykorzystywanych w szpitalach.
Co wyróżnia te czujniki? Cena, czułość i prostota
Tradycyjne urządzenia do obrazowania gamma to duże, kosztowne i wymagające żmudnej instalacji systemy. Nowe rozwiązanie perowskitowe bazuje na prostej strukturze pikselowej, jest lekkie, kompaktowe i niedrogie w produkcji. Badacze osiągnęli to łącząc mechaniczne i chemiczne wygładzanie powierzchni, a także zoptymalizowane układy elektrod, które minimalizują utratę ładunku.
Detektor składa się z 16 pikseli w konfiguracji 4×4. Pozwala to na precyzyjne odwzorowanie położenia źródła promieniowania. Udało się również znacznie ograniczyć prądy upływu i poprawić stabilność pracy – system działał bez zakłóceń przez ponad 11 godz. ciągłej pracy. Dodatkowo zastosowanie kolimatorów i układów do korekcji głębokości interakcji pozwala na jeszcze większą precyzję.
Medycyna nuklearna w kieszonkowej skali?
To nie tylko nowy typ detektora. To zmiana filozofii działania – mniejsze, tańsze, bardziej dostępne urządzenia, które mogą zrewolucjonizować dostęp do diagnostyki molekularnej, zwłaszcza w krajach rozwijających się lub w mniejszych placówkach. Możliwość identyfikacji pojedynczych źródeł radioizotopów oddalonych zaledwie o 7 mm otwiera nowe perspektywy dla badań onkologicznych, neurologicznych czy kardiologicznych.
Jakie może mieć zastosowania? Od szybszej oceny metabolizmu guza, przez monitoring terapii, aż po mobilne systemy obrazowania używane w karetkach czy na oddziałach intensywnej terapii. Skoro koszt i masa dotąd były głównymi barierami, to czujniki perowskitowe mogą być dokładnie tym brakującym ogniwem.
Przeczytaj także:
W tym przypadku mamy do czynienia z materiałem, który łączy w sobie niskie koszty produkcji z wysoką wydajnością detekcji. Oczywiście, aby technologia trafiła do szpitali, potrzebne będą dalsze testy kliniczne, certyfikacje i skalowanie produkcji. Kierunek jest jednak jasny – to początek nowej ery obrazowania gamma.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
