一种电离辐射凝胶剂量计及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电离辐射凝胶剂量计及其制备方法，属于辐射剂量技术领域。本发明专利技术的制备方法，包括以下步骤，将对电离辐射敏感的荧光物质、凝胶基材溶于水，在过硫酸盐作用下，反应得到所述电离辐射凝胶剂量计。本发明专利技术所述的电离辐射凝胶剂量计荧光信号与0

【技术实现步骤摘要】
一种电离辐射凝胶剂量计及其制备方法


[0001]本专利技术属于辐射剂量
，尤其涉及一种电离辐射凝胶剂量计及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来全球恶性肿瘤发病率和死亡率逐年升高，严重威胁全球公众生命健康。放射治疗是临床治疗恶性肿瘤的主要方法之一，但是剂量施放不准会给患者带来严重的副反应，因此精准放疗在提升疗效、延缓疾病进展、改善预后、提高患者生存质量上正发挥越来越重要的作用。这就要求辐射剂量计能够准确的测量三维剂量分布，提供高的空间分辨率。
[0003]传统的剂量计通常是一维或二维的，如电离室、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、热释光剂量计(TLD)、放射性胶片等。目前，电离室被用来作为校准放射治疗的参考。但电离室很难被小型化，无法植入病人体内。二极管被广泛用于常规体内剂量测定，特别是全身辐照监测。不过二极管显示出剂量反应对环境变化的依赖性，需要经常重新校准。MOSFET的主要优点是可以进行瞬时测量，而且体积小，适合于植入式剂量计。但是灵敏度易改变且使用寿命有限。TLD具有良好的灵敏度，测量动态范围广。然而由于衰减现象，TLD不可能对剂量进行直接和连续的监测。放射性胶片具有出色的二维空间分辨率，但有用剂量范围有限，能量依赖性明显。
[0004]凝胶剂量计是唯一适合于绝对剂量测量的三维剂量计。聚合体凝胶适用在近距离放疗、适形和调强放疗、立体放疗等领域，目前它们主要用于在临床应用之前模拟检查治疗方案。但是代表的Fricke剂量计中Fe
3+
离子容易扩散，位置分辨差。凝胶基材凝胶剂量计对氧气、温度对测量影响大，并且该方法对低剂量不敏感。
[0005]聚丙烯酰胺
‑
香豆素
‑3‑
羧酸(CCA)本身基本没有荧光，电离辐射致水产生羟基自由基，能与CCA反应生成强荧光物质7
‑
羟基香豆素
‑3‑
羧酸(7OH
‑
CCA)，因此常用来做电离辐射剂量计。1994年Collins等基于香豆素研究了一种用于放射治疗的香豆素化学剂量计，0
‑
50Gy荧光强度与辐照剂量呈线性，当剂量大于 50Gy时，荧光强度出现饱和。Sandwall等用CCA注入明胶，合成了一种新的放射性荧光凝胶剂量计，利用pH值提高CCA凝胶剂量计灵敏度。这与Manevich 等早期发现碱性条件下，7OH
‑
CCA的荧光量子产率增加的结果一致。2018年 Maeyama等采用CCA开发了一种包含纳米粘土的辐射诱导荧光凝胶(RFG)。 CCA与OH
·
的反应在明胶中被抑制，而纳米粘土凝胶比明胶有更好的光学透射率。此外，黏土的高pH也显著提高灵敏度。李文翔等也报道了利用CCA修饰聚丙烯酰胺微凝胶，构建纳米水凝胶剂量计。香豆素剂量计的荧光响应与所照射剂量呈良好线性关系，荧光产率随7OH
‑
CCA的浓度线性增加。聚丙烯酰胺 CCA凝胶剂量计具有较高的荧光量子产率、高光稳定性、可调荧光发射和良好的生物相容性等优点，可以作为一种免标记荧光探针用于化学传感和生物医学检测领域。但是上述文献公开的制备方法中，提高体系pH值、加入三氯乙酸是解决其灵敏度低的唯一方法，制备过程复杂，成本昂贵，仅有明胶可以用作凝胶基质材料，得到的剂量计灵敏度低。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中聚丙烯酰胺CCA凝胶剂量计灵敏度低等问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电离辐射凝胶剂量计及其制备方法。
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种电离辐射凝胶剂量计的制备方法，包括以下步骤，将对电离辐射敏感的荧光物质、凝胶基材溶于水，在过硫酸盐作用下，反应得到所述电离辐射凝胶剂量计。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述对电离辐射敏感的荧光物质为带有羧基、氨基或羟基的荧光物质。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述对电离辐射敏感的荧光物质为香豆素
‑3‑
羧酸、氨基苯基荧光素或羟基苯基荧光素。对电离辐射敏感的荧光物质与辐照使水产生的羟基自由基反应生成荧光物质。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述凝胶基材为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、海藻酸钠和壳聚糖中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述聚丙烯酰胺的分子量为200万
‑
1400万。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。过硫酸盐的加入起到了增敏作用，产生更多荧光物质。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述过硫酸盐的浓度为0.01
‑
1mg/mL。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述对电离辐射敏感的荧光物质和凝胶基材的质量比为0.005：1
‑
1.2。
[0016]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的方法制备的电离辐射凝胶剂量计。
[0017]本专利技术的第三个目的是提供一种所述的电离辐射凝胶剂量计在电离辐射剂量测量中的应用。
[0018]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术所述的电离辐射凝胶剂量计的制备通过引入过硫酸盐，有效解决聚丙烯酰胺CCA凝胶剂量计灵敏度低的缺点。电离辐射下，硫酸根自由基通过苯环的电子转移机制，能够与对电离辐射敏感的荧光物质反应生成自由基阳离子，随后自由基阳离子通过水合作用生成OH
·
加合物，加合物可通过加氧形成一个过氧自由基。此类过氧自由基要么通过裂解形成许多产物，要么通过消除形成羟基香豆素。OH
·
加合物也可通过歧化向相应的羟基香豆素进化。
[0020](2)本专利技术所述的电离辐射凝胶剂量计电离辐射后，对电离辐射敏感的荧光物质在过硫酸盐作用下生成更多的产生显著荧光的荧光素分子，在一定范围内随着辐射剂量的增加而增加。
[0021](3)本专利技术所述的电离辐射凝胶剂量计荧光信号与0
‑
15Gy电离辐射剂量范围具有很好的线性响应性(R2＝0.99)。照射相同的剂量后，加入过硫酸盐的剂量计比未加入过硫酸盐的剂量计荧光强度变化大，当m(CCA)：m(APS) ＝1：1时拟合直线的斜率最大，剂量计的灵敏度更高。获得的荧光信号能够保持两周，在25
‑
65℃范围也具有很好稳定性，满足临床放疗剂量测量要求。
附图说明
[0022]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0023]图1为本专利技术不同APS含量下，对比例1的聚丙烯酰胺香豆素凝胶剂量计的剂量响应性测试图。
[0024]图2为本专利技术对比例1的剂量计的剂量响应性测试图。
[0025]图3为本专利技术不同APS含量下，对比例2的剂量计的剂量响应性测试图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电离辐射凝胶剂量计的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将对电离辐射敏感的荧光物质、凝胶基材溶于水，在过硫酸盐作用下，反应得到所述电离辐射凝胶剂量计。2.根据权利要求1所述的电离辐射凝胶剂量计的制备方法，其特征在于，所述对电离辐射敏感的荧光物质为带有羧基、氨基或羟基的荧光物质。3.根据权利要求1所述的电离辐射凝胶剂量计的制备方法，其特征在于，所述对电离辐射敏感的荧光物质为香豆素
‑3‑
羧酸、氨基苯基荧光素或羟基苯基荧光素。4.根据权利要求1所述的电离辐射凝胶剂量计的制备方法，其特征在于，所述凝胶基材为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、海藻酸钠和壳聚糖中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的电离辐射凝胶剂量计的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雅琪，秦丹妮，胡亮，许馨月，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：