Dependendo da dose e do alvo, a radiação pode causar danos incríveis às células saudáveis ​​ou pode ser usada para tratar o câncer e outras doenças. Para entender como as células respondem a diferentes doses de radiação, os cientistas precisam direcionar quantidades precisas de energia para áreas específicas da célula. Medir a dosagem pode ser desafiador, Contudo, especialmente ao trabalhar com prótons de baixa energia.

Uma colaboração de pesquisadores da Université de Bordeaux, O Centre National de la Recherche Scientifique e o CEA-LIST desenvolveram uma membrana de diamante ultrafina que pode medir o número de prótons em uma dose de radiação com precisão quase perfeita. O detector se conecta a um micro feixe de partículas carregadas e permite o fornecimento de radiação a uma área com menos de 2 micrômetros de largura. O estudo, publicado esta semana em Cartas de Física Aplicada , representa um valioso avanço tecnológico para a biologia da radiação.

Experimentos anteriores já haviam estabelecido que as membranas de diamante podem detectar e quantificar prótons, mas até o estudo atual, ninguém havia desenvolvido a tecnologia para investigações biológicas.

"O dispositivo é totalmente compatível com células vivas em seu ambiente líquido, "disse Philippe Barberet, um biofísico na Université de Bordeaux. "Isso nos permitirá irradiar diferentes tipos de células e organismos usando prótons únicos, o que não é tão fácil de fazer usando aceleradores de baixa energia. "

Barberet trabalhou com Michal Pomorski no CEA-LIST, que criou o sensor de diamante ultrafino cortando e, em seguida, gravando com plasma um disponível comercialmente, diamante de cristal único com cerca de 1 micrômetro de espessura. Eles revestiram ambos os lados do detector com eletrodos transparentes e eletricamente condutores para coletar o sinal elétrico do feixe de prótons à medida que ele passa pela membrana de diamante. Este projeto é compatível com microscopia, garante um bom contato entre o detector e a amostra biológica, e conta prótons com precisão superior a 98%.

Para testar a eficácia das membranas de diamante ao irradiar células vivas, o grupo usou uma linha celular projetada para expressar uma proteína de reparo de DNA chamada XRCC1, marcado com proteína fluorescente verde (GFP). Quando o dano ao DNA ocorre nessas células, o GFP acende no local dos reparos.

"XRCC1 está envolvida nas vias de reparo do DNA e é uma das primeiras proteínas recrutadas, "disse Barberet." Você irradia e imediatamente vê um efeito. "Eles distribuíram 100 prótons com 5 micrômetros de distância entre as células. O padrão resultante de manchas verdes de irradiação confirmou que o feixe infligiu danos em círculos medindo menos de 2 micrômetros de largura.

As membranas de diamante podem se tornar uma ferramenta valiosa para aumentar a precisão na pesquisa da biologia da radiação. Os pesquisadores observam, Contudo, que sua utilidade é limitada a grupos que têm acesso a feixes de prótons de aceleradores de partículas.