1-1 مقدمه

درمان ایده آل سرطان باید به نحوی باشد که تمام سلول های سرطانی مورد حمله قرار گیرد بدون آنکه به بافت های سالم آسیبی برسد. بیشتر سلول های سرطانی باید مورد تهاجم قرار گیرند ، همچنین سیستم ایمنی بدن نیز می تواند به عنوان عامل کمکی باشد ، وگرنه ممکن است سلول های سرطانی دوباره بتوانند خود را بسازند. اگرچه امروزه روشهای تراپی (درمانی) (مانند جراحی، رادیوتراپی و شیمی درمانی) توانسته اند برخی انواع سرطان ها را درمان کنند، ولی درمان برخی سرطان ها هنوز نا موفق مانده است. روش آزمایش جدیدی برای درمان سرطان که "درمان بوسیله گیر اندازی نوترون توسط بور" یا همان BNCT ، نام دارد روشی امید بخش است.

بی ان سی تی دارای دو مولفه برای درمان است. مولفه اول : استفاده از بورون پایدار طبیعی Boron-10 که می توان توسط نشاندار کردن ترکیبات شیمیایی که تومور مایل به جذب آنهاست انجام گیرد. مولفه دوم: پرتو کم انرژی نوترون است. بورن 10 داخل و یا نزدیک تومور سرطانی، پس از گیراندازی نوترون شکافته می شود که تکه های (پاره های) پرانرژی و سنگین شکافت بور ، تنها به سلول های مجاور و خیلی نزدیک خود صدمه می زنند(برد کم به دلیل جرم زیاد به تکه های شکافت) که اصولا سلول های سرطانی هستند (به دلیل نشاندار کردن و جذب بورون در بافت سرطانی) و بافت های سالم کمترین آسیب را می بینند.

1-2 مبنای درمان بوسیله گیر اندازی نوترون NCT

پنج سال پس از کشف نوترون توسط چادویک Chadwick در سال 1932 در دانشگاه کمبریج ، یک فیزیک پزشک به نام "لوچر" Locher از انستیتو فرانکلین در پنسیلوانیا ، مفاهیم پایه ای NCT را بیان کرد. اصول فیزیکی NCT ساده و زیباست که بر پایه واکنش هسته ای است. وقتی بورون طبیعی 10B تحت تابش نترون های حرارتی کم انرژی قرار می گیرد ، در اثر شکافت هسته بور ، هلیوم-4He 4 پرانرژی (ذره آلفا) و یون لیتیوم-7  7Li، پس زده می شوند.

شکل زیر مراحل این رویداد را نشان می دهد.

روش BNCT بر اساس نشان دار کردن مواد تومور دوست با بور طبیعی انجام می شود که در تومور متمرکز می شود. در هنگام تابش تومور بوسیله نوترون، 10B با جذب نوترون های کم انرژی و پراکنده کردن ذرات کم برد آلفا و لیتیم که اکثر انرژی خود را در سلول های سرطانی به جا می گذارند، که اتم 10B در آن قرار دارد. بنابراین، اگر 10B با تمرکز بیشتری در تومور قرار گیرد (نسبت به بافت های سالم اطراف) ، در نتیجه بیشترین دوز تابشی به سلول سرطانی می رسد.

هسته های زیادی وجود دارند که از خود تمایل به جذب نورترون کم انرژی حرارتی نشان می دهند. از این هسته های متنوع ، که دارای سطح مقطع بالایی برای جذب نوترون هستند ، 10B جاذب بسیار خوبی برای این نوترون هاست ، چون:

1) 10B رادیو اکتیو نیست و به راحتی و وفور در طبیعت یافت می شود.

2) ذرات منتشر شده بوسیله واکنش جذب نوترون توسط بورون 10B(n, alpha)7Li دارای انتقال خطی انرژی(LET) یا dE/dx بالایی هستند.

3) طول مسیر طی شده توسط این ذرات در حد قطر یک سلول است. مثلا حدود 12 میکرون ، که باعث باقی گذاشتن بیشترین اثر بر روی سلول های سرطانی ای می شود که در اطراف 10B قرار دارند .

4) دانستن خواص شیمیایی بور ، اجازه می دهد که ترکیبات مختلف و متنوعی از آن برای تومورهای مختلف ساخته شود.

اگرچه سطح مقطع جذب عناصر داخل بافت چندین برابر کمتر از 10 B است (مانند هیدروژن و نیتروژن) ، ولی در کل باعث بالا رفت دز جذبی می شوند. کاهش دوز زمینه دارای اهمیت است ، چون در اثر شار نوترون (neutrons/cm 2) مقدار کمی واکنش (n,p) با نیتروژن رخ دهد 14N(n,p)14C رخ دهد. و یا واکنش نوترون-گاما(n, gamma) با هیدروژن رخ دهد1H(n,gamma) 2H .

ذرات آلفا و یون های لیتیوم، حاصل از واکنش 10 B(n, alpha)7 Li ، به دلیل برد کمشان در داخل بافت (در حد 12 میکرون) ، در صورت تمرکز خوب بور در بافت سرطانی و حداقل بودن آن در خارج بافت سرطانی کمترین آسیب را به بافت های سالم می رساند ولی این به معنی صفر بودن اثر این ذرات بر روی بافت های سالم نیست. بنابراین ، در NCT باید کاری کرد که 10 B به مقدار زیاد در بافت سرطانی متمرکز شود. بافتها و سلولهایی که 10 B به آنها نرسیده ، صفر و یا حداقل تابش را دریافت خواهند کرد.

ذرات آلفا، با LET زیاد، دارای مزایای بیولوژیکی دیگری هستند. برخلاف انواع دیگری از تابش ها ، مانند X-Ray (پرتو رنتگن یا رونتگن) ، ذرات آلفا برای بالا بردن تاثیر گذاری شان نیازی به اکسیژن ندارند. رشد سریع تومور باید با افزایش خونرسانی اش باشد ، که باعث عدم اکسیژن رسانی مناسب نسبت به بافت های سالم می شود. در اثر این کمبود اکسیژن ، تومور می تواند در برابر فوتون ها و الکترون های تراپی معمولی پایداری بیشتری از خود نشان دهد(به دلیل LET پایین). حساسیت تومور نسبت به آلفا و تغییر نمی کند حتی اگر اکسیژن رسانی آن پایین بیاید.

یک مزیت دیگر ذرات آلفا و لیتیوم این است که می توانند سلولهای تقسیم شده و تقسیم نشده را مانند هم از بین ببرند، که این دارای اهمیت است چون تومور به صورت تعداد زیادی سلول زنده و غیر فعال شناخته شده است. شیمی درمانی و برخی روش های دیگر رادیوتراپی فقط روی سلول های تقسیم شده جدید کار می کنند.