Projekts

.
.
Plānās kārtiņas ar nanodaļiņām jonizējošā starojuma dozimetrijai
Projekta nosaukums: Plānās kārtiņas ar nanodaļiņām jonizējošā starojuma dozimetrijai
Projekta īsais nosaukums: -
Vienošanās par projekta īstenošanu numurs: 1.1.1.2/VIAA/1/16/167
RTU Projektu reģistra numurs: 3403
Struktūrvienība: Biomedicīnas inženierzinātņu un nanotehnoloģiju institūts
Finansējošais fonds: ERAF, 1.1.1.2. “Pēcdoktorantūras pētniecības atbalsts”
RTU loma projektā: vadošais partneris
Statuss: Īstenošanā
Projekta uzsākšanas datums: 01.03.2018.
Projekta noslēguma datums: 30.04.2021.
Finansējuma piešķīrēja nosaukums: Valsts izglītības un attīstības aģentūra
Projekta kopējais finansējums:
1. Eiropas Reģionālās attīstības fonda finansējums 113735.10 jeb 85%
2. Valsts budžeta finansējums 13380.60 jeb 10%
3. RTU līdzfinansējums 6690.30 jeb 5%
Projekta kopsavilkums:

Pētījumi par nanoobjektu pielietojumiem nanoizmēra dozimetros ir pašreizējs izaicinājums starojuma dozimetrijā. Tomēr joprojām ir maz informācijas par iespējamību mērīt absorbēto dozu no nanoslāņiem ar biezumu daži nanometri. Ļaundabīgie audzēji ir otrais galvenais nāves cēlonis ES dalībvalstīs pēc asinsrites sistēmas slimībām, turklāt Baltijas valstīs šie mirstības radītāji ir vieni no lielākiem Eiropā. Viena no galvenajiem vēža ārstēšanas metodēm ir staru terapija, kurā ļaundabīgs audzējs tiek apstarots ar jonizējošo starojumu. Starojums sarauj saites vēža šūnu DNS molekulā, rezultātā šūnas vairs nespēj dalīties un iet bojā. Tomēr tādā pašā veida starojums iedarbojas uz veselo audu šūnu DNS. Lai palielinātu staru terapijas drošumu un efektivitāti, ir svarīgi pētīt starojuma ietekmi uz DNS. DNS molekulas diametrs ir 2 nm, līdz ar to ir svarīgi kontrolēt gan laukumu, kurā starojums tiek piegādāts, gan starojuma absorbēto dozu. Nākotnē to būs iespējams izdarīt, izmantojot dozimetrus. Pašlaik neeksistē dozimetri, kas ļauj mērīt nanoizmēra objektos absorbēto jonizējošā starojuma dozu. Esošo komerciālo dozimetru izmērs ir daži mikrometri vai milimetri, tāpēc tos nevar izmantot nanoobjektos absorbētās dozas mērīšanai. Līdz ar to ir nepieciešams samazināt dozimetra jutīga elementa izmēru līdz dažiem nanometriem. Projektā par dozimetra jutīgiem elementiem tiek piedāvāts izmantot nanodaļinas.

Projekta laikā tiks īstenotas sekojošas aktivitātes:
1. Plāno kārtiņu ar starojuma jutīgām nanodaļiņām iegūšana
Apraksts: Aktivitātes mērķis ir izvēlēties atbilstošus materiālus un izstrādāt plāno kārtiņu ar nanodaļiņām sintēzes metodi. Nanodaļiņas tiks sintezētas no CaF2, LiF, MgO, ZrO2 un citiem materiāliem ar plašu aizliegto zonu. Tiks izvēlēts matricas materiāls un tiks izstrādāta metode, kā ieslēgt nanodaļiņas matricā, iegūstot plānās kārtiņas. Kā galvenie matricas materiāli tiek plānoti Si3N4, SiC, jo tiem piemīt augsta radiācijas un termiskā izturība. Tiks izmantotas divas pieejas plāno kārtiņu ar nanodaļiņām sintēzei: ķīmiskā metodes (piem., ekstrakcijas-pirolītiskā) un fizikālās metodes (piem., ķīmisko tvaiku nogulsnēšanas, pulsējošā lāzera uzpūtināšanas metodes). 1.aktivitāte notiks cikliski ar 2.aktivitāti, kurā iegūtie paraugi tiks raksturoti. Rezultātā tiks izvēlēti paraugi, ar kuriem strādāt 3.aktivitātē.

2. Plāno kārtiņu ar starojuma jutīgām nanodaļiņām raksturošana
Apraksts: Aktivitātes mērķis ir raksturot iegūto plāno kārtiņu ar nanodaļiņām ķīmiskās un fizikālās īpašības, stabilitāti, spēju detektēt jonizējošo starojumu un izvēlēties paraugus ar labākiem raksturojumiem pielietošanai dozimetrijā. 2. aktivitātē tiks raksturoti paraugi, kas iegūti 1.aktivitātē. Morfoloģija tiks raksturota, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM), transmisijas elektronu mikroskopiju (TEM) un atomspēka mikroskopiju (AFM). Tiks piemeklēti paraugu iegūšanas parametri, lai iegūtu nanodaļiņas ar izmēru ap 10 nm. Struktūras raksturošanai tiks izmantota rentgenstaru difrakcija (XRD). Tiks pētīta paraugu fizikālā, ķīmiskā stabilitāte un termiskā noturība. Organiskie piemaisījumi tiks noteikti, veicot infrasarkano spektroskopiju (FTIR). Paraugi tiks apstaroti ar paātrinātiem elektroniem, kurus izmanto staru terapijā (4-20 MeV, 0-20 Gy), un pēc apstarošanas tiks mērīta paraugu fotoelektronu (FE) un fotostimulētā termoelektronu (FSTE) emisija. Ir svarīgi, lai matrica būtu noturīga pret starojumu un neietekmētu FE signālu no nanodaļiņām.

3. Plāno kārtiņu ar starojuma jutīgām nanodaļiņām dozimetriskās īpašības
Apraksts: Aktivitātes mērķis ir noskaidrot plāno kārtiņu ar nanodaļiņām metroloģiskās dozimetriskās īpašības, ieskaitot iespējamību atjaunot dozimetriskās īpašības pēc apstarošanas, un izstrādāt dozimetrijas metodi, kas ļauj mērīt jonizējošā starojuma absorbēto dozu no nanoslāņa ar biezumu līdz 10 nm. Paraugi tiks apstaroti ar elektronu starojumu, un paraugu dozimetriskās īpašības tiks pētītas, izmantojot FE un TSFE mērījumus. Lai izstrādātu dozimetrijas metodi, tiks noskaidrota kārtiņu atsauce uz dažādām starojuma dozām, mērīšanas kļūdas, dozu diapazons un spēja ilglaicīgi saglabāt absorbēto dozu. Tiks izpētīta iespējamība atjaunot kārtiņu dozimetriskās īpašības pēc apstarošanas, izmantojot atkvēlināšanu.
Sadarbības partneris:
  • Čehijas Republikas Zinātņu akadēmija
Publicēts RTU mājas lapā: 28.05.2019.

Universitāte

_