Fisica Biomedicale: BNCT
Il gruppo di Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) studia l’applicazione della terapia per cattura neutronica a varie forme di tumori diffusi o la cui natura li rende non operabili o resistenti ai trattamenti convenzionali. Questi tumori sono spesso fatali per i pazienti o altamente invalidanti: metastasi epatiche diffuse, tumori disseminati nel polmone, mesotelioma, osteosarcoma, tumori della testa e del collo. La terapia prevede la somministrazione di una sostanza in grado di concentrare l’isotopo 10-B nel tumore in misura maggiore che nel tessuto sano. In seguito si irraggia con neutroni di bassa energia la zona interessata, sfruttando la reazione di cattura del neutrone sul boro, che a energie termiche ha sezione d’urto di 3837 b, e che rilascia due particelle cariche ad alto LET. Tali particelle (α e 7-Li) hanno range confrontabile con un diametro cellulare, quindi cedono la loro energia all’interno della cellula dove sono state prodotte. Utilizzando un farmaco capace di concentrare il boro nelle cellule tumorali rispetto a quelle sane, si confinano i danni selettivamente nel tumore, salvaguardando il tessuto sano. Il reattore nucleare di ricerca TRIGA Mark II presso l’Università di Pavia, rappresenta una sorgente neutronica adeguata per esperimenti preclinici e applicazioni cliniche di BNCT. Nel 2001 e nel 2003 sono stati trattati due pazienti affetti da metastasi epatiche diffuse da colon carcinoma, applicando il protocollo dell’autotrapianto. Il fegato dei pazienti, dopo la somministrazione del farmaco borato, è stato espiantato e irraggiato per 10 minuti nella colonna termica del reattore e in seguito re-impiantato. I risultati, diversi per i due pazienti in termini di sopravvivenza, hanno comunque dimostrato la selettività dell’azione terapeutica del trattamento e la possibilità di non danneggiare il tessuto sano anche irraggiando un intero organo. In seguito, sono state avviate altre linee di ricerca per dimostrare la fattibilità della BNCT con fasci esterni per tumori diffusi del polmone e per l’osteosarcoma. In particolare, utilizzando modelli in vitro e in vivo, si studiano la distribuzione del boro nel tumore e nei tessuti sani e l’efficacia dell’irraggiamento neutronico in termini di evoluzione del tumore in funzione della dose somministrata. Il gruppo è particolarmente attivo anche nella dosimetria in campi misti (neutroni e gamma, anche con tecniche microdosimetriche), e nella simulazione Monte Carlo (MCNP, SRIM, GEANT4) per il calcolo di piani di trattamento in radioterapia.
Recentemente, il gruppo si occupa di due nuove linee di ricerca. La prima riguarda il progetto di installazione presso CNAO di un acceleratore di tipo Radiofrequency Quadrupole (RFQ), costruito da INFN e in grado di fornire un fascio di protoni da 5 MeV e 30 mA. Accoppiato con un target di Be, questo sistema può produrre fasci neutronici con un flusso sufficiente per la BNCT clinica. Gli studi necessari riguardano l’ottimizzazione del fascio neutronico, la dosimetria, la radioprotezione, il treatment planning. Inoltre, per effettuare una dosimetria online durante l’irraggiamento neutronico, è possibile sfruttare un gamma di diseccitazione emesso dal 7-Li in seguito alla cattura neutronica sul boro, per ottenere immagini SPECT. A Pavia, il gruppo sta allestendo un nuovo detector basato su cristalli CdZnTe, che hanno caratteristiche di efficienza e di risoluzione molto buone, per costruire un sistema SPECT dedicato alla BNCT.
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Staff: Saverio Altieri, Francesca Ballarini, Silva Bortolussi, Mario Carante, Nicoletta Protti, Ian Postuma.