Erste Dosis - Effekt - Kurven für laserbeschleunigte Elektronen


Erste Dosis - Effekt - Kurven für laserbeschleunigte Elektronen

Beyreuther, E.; Enghardt, W.; Hümmerich, J.; Karsch, L.; Lessmann, E.; Nicolai, M.; Pawelke, J.; Sauerbrey, R.; Schlenvoigt, H.-P.; Baumann, M.

Das Verbundprojekt "onCOOPtics - Hochintensitätslaser für die Radioonkologie" hat sich zum Ziel gesetzt eine neuartige und auf Laser basierende Technologie zur Erzeugung von Teilchenstrahlung für die Krebstherapie zu implementieren. Im Unterschied zu den klassischen, in der Strahlentherapie eingesetzen, Partikelstrahlungen, bestehen diese neuartigen Teilchenstrahlen aus wesentlich kürzeren Teilchenpaketen (einige 10 Femtosekunden gegenüber Piko- bzw. Nanosekunden Länge), die mit geringerer Pulsfrequenz (einige Hz statt MHz) aber höherer Pulsdosisleistung erzeugt werden. Diese Unterschiede in den Strahleigenschaften und ihr Einfluss auf die biologische Wirksamkeit müssen hinsichtlich eines möglichen Therapieeinsatzes untersucht werden; erste in - vitro Zellbestrahlungsexperimente mit laserbeschleunigten Elektronen hierzu werden im Vortrag vorgestellt.
Die ersten Experimente wurden mit dem 10 TW - Lasersystem JETI der Universität Jena durchgeführt. Mit diesem Lasersystem werden Elektronen aus einem Gasjet - Target heraus beschleunigt, wobei Elektronenpakete mit einer Länge von ca. 150 fs und einer Wiederholfrequenz von 2,5 Hz erzeugt werden. Das Lasersystem wurde an strahlenbiologische Erfordernisse, d.h. ausreichend großer Strahlfleck und hohe Dosisleistung, sowie von Bestrahlung zu Bestrahlung gut reproduzierbare Strahleigenschaften, angepasst und Zellbestrahlungen mit zwei verschiedenen Zelllinien im Dosisbereich von 0,3 bis 5 Gy durchgeführt. Zur Kontrolle der Experimente wurden verschiedene Systeme zur Strahl- bzw. Dosismonitorierung und retrospektiven Dosisbestimmung eingesetzt. Während der Bestrahlungen wurde die Elektronenstrahlintensität mit einem Faraday - Cup überwacht und die Dosisleistung im Strahl mittels Ionisationskammern gemessen. Die am Zellort applizierte Dosis wurde nach der Bestrahlung mittels Filmdosimeter, welche direkt vor den Zellproben positioniert waren, bestimmt.
Eine erste strahlenbiologische Charakterisierung der laserbeschleunigten Elektronen erfolgte mit dem Nachweis von DNS Doppelstrangbrüchen über die Antikörper - Doppelmarkierung von g - H2AX und 53BP1, zwei Molekülen, die direkt nach Bestrahlung an den Doppelstrangbrüchen der DNS aktiviert werden. Für beide untersuchten Zelllinien konnten erste Dosis - Effekt - Kurven dieses biologischen Endpunkts für verschiedene Zeitpunkte nach Bestrahlung bestimmt werden. Eindeutige Aussagen, auch im Vergleich zu verschiedenen Referenzstrahlungen, werden aber erst nach Abschluss der Experimentreihe möglich sein.
Ein Ausblick auf zukünftige Arbeiten mit verschiedenen Zelllinien und weiteren biologischen Endpunkten wird ebenfalls im Vortrag gegeben.

  • Poster
    17. Symposium Experimentelle Strahlentherapie und klinische Strahlenbiologie, 28.02.-01.03.2008, Dresden, Germany
  • Contribution to proceedings
    17. Symposium Experimentelle Strahlentherapie und klinische Strahlenbiologie, 28.02.-01.03.2008, Dresden, Germany
    Band 17: Selbstverlag, 1432-864X

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-11052
Publ.-Id: 11052