輻射法制備Fricke凝膠劑量計
發(fā)布時間：2020-07-18 04:46
【摘要】：輻射劑量驗證技術(shù)是腫瘤放射治療過程中的關(guān)鍵技術(shù),Fricke凝膠劑量計因其制備簡單、組織等效性好正逐步成為研究的熱點。本研究采用輻射交聯(lián)"一步法"制備Fricke凝膠劑量計,利用傅里葉紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、X線衍射儀(X-ray diffractometer,XRD)與熱重分析儀(Thermo-gravimetric analyser,TGA)等儀器對凝膠樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)和成分進行了分析,利用分子動力學(xué)模擬研究了亞鐵離子在凝膠劑量計中的擴散行為,并在醫(yī)用加速器下對凝膠進行輻照,利用多功能酶標(biāo)儀測定凝膠的輻射劑量響應(yīng)。結(jié)果表明,輻射法制備的Fricke凝膠劑量計中,聚丙烯酸鏈可以抑制亞鐵離子在凝膠樣品中的擴散行為,添加二甲酚橙(Xylenol orange,XO)可以改善Fricke凝膠劑量計的劑量敏感性。
【圖文】：
，然后利用一臺6MV西門子Primus加速器（蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科）對樣品進行標(biāo)定實驗，劑量率為2Gy·min-1，5份樣品的受照劑量分別為0Gy、5Gy、10Gy、30Gy、50Gy。然后用多功能酶標(biāo)儀測量受照劑量為0Gy和50Gy的樣品在400-700nm之間的吸光度，依據(jù)結(jié)果繪制吸收光譜圖。選擇吸光度差別最大的波長作為，并測量在此處5份樣品的吸光度，依據(jù)結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而得到Fricke凝膠劑量計在臨床放療劑量范圍內(nèi)的劑量響應(yīng)關(guān)系。2結(jié)果與分析2.1凝膠含量測定結(jié)果不同反應(yīng)條件下的樣品凝膠含量的百分?jǐn)?shù)如圖1所示。圖1(a)為丙烯酸濃度20%、受照劑量為50kGy的條件下凝膠含量與Fe2+濃度之間的關(guān)系，由圖1(a)可見，隨著體系中亞鐵離子濃度的增加，所得樣品的凝膠含量降低，這是由于亞鐵離子具有抑制自由基的聚合反應(yīng)作用[14]，其中硫酸亞鐵銨就是一種常見的阻聚劑。圖1(b)顯示了Fe2+濃度為10-3mol·L-1時單體濃度對凝膠含量的影響，可以看出，單體濃度低于10%時，樣品中凝膠含量曲線增長的速度非常緩慢；當(dāng)單體濃度在10%-15%時，凝膠含量曲線呈指數(shù)增長趨勢，而單體濃度大于15%時，凝膠含量達到100%。這是由于單體濃度較低時，高分子鏈段不足以形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，同時Fe2+對交聯(lián)過程也有一定的抑制作用。由圖1(c)可以看出，當(dāng)吸收劑量位于30-100kGy時，所得樣品中的凝膠含量呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，這是由于在輻照過程中，輻照聚合及交聯(lián)反應(yīng)與輻照降解反應(yīng)存在一定的競爭關(guān)系，隨著吸收劑量的增加，降解反應(yīng)增加，因而凝膠含量隨著劑量的增加而降低。圖1不同反應(yīng)條件下劑量計中的凝膠含量Fig.1GelcontentofFrickegeldosimetervs.differentreactioncondition.2.2Fricke凝膠結(jié)構(gòu)及熱性能分析圖2(a
降低了9.8oC（圖2(c),B）和11.4oC（圖2(c),C），這說明亞鐵離子和二甲酚橙的存在對于水凝膠的熱性能沒有太大影響。吸水能力是水凝膠的一個重要特性[20]，圖2(d)顯示了凝膠樣品的吸水能力。可以看出，隨著時間的增加，凝膠的吸水率也不斷上升，并且在30h之后趨于飽和。同時可以看出，水凝膠的吸水能力可以達到自身重量的60倍以上，并且實驗過程中發(fā)現(xiàn)，水凝膠在吸水測試之后仍然保持著良好的機械性能，這就意味著Fricke凝膠除了具有良好的組織等效性之外，還具有良好的機械性，可以作為放療劑量驗證材料使用。圖2Fricke凝膠結(jié)構(gòu)熱性能分析及吸水性測試結(jié)果(a)傅里葉紅外光譜分析，(b)X線衍射分析,(c)熱重分析，(d)吸水性Fig.2TheresultofTGAandwaterabsorptionanalysis.(a)FTIRspectra,(b)XRDspectra,(c)TGAspectraofnormalgelandFrickegel,(d)WaterabsorptionofFrickegel2.3自氧化與擴散行為當(dāng)Fricke凝膠暴露在空氣中時，將會吸收空氣中的氧氣而自動發(fā)生氧化反應(yīng)。圖3為4份樣品在空氣中暴露不同時間之后顏色變化的對比圖片。樣品A1、A2中的Fe2+的濃度分別為0.001mol·L-1和0.005mol·L-1，B1、B2中Fe2+濃度相同而二甲酚橙的濃度不同，分別為0.0003mol·L-1與0.0015mol·L-1。其他實驗條件與圖2相同。比較A1和A2以及B1和B2，可以發(fā)現(xiàn)隨著Fe2+含量的增加，顏色變化越來越明顯，說明提高Fe2+含量有助于提高Fricke凝膠劑量計的靈敏度。B1、B2是添加了二甲酚橙的Fricke凝膠劑量計樣品，比較A2和B1或B2可見，添加二甲酚橙可以使凝膠的顏色變化更加明顯。因為Fe2+的自身氧化反應(yīng)是受Fe3+/Fe2+離子對的氧化還原電勢影響的，而添加合適的配體，選擇性地同其中一種離子結(jié)合，將改變F
鄭噫釠
本文編號：2760435
【圖文】：
，然后利用一臺6MV西門子Primus加速器（蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科）對樣品進行標(biāo)定實驗，劑量率為2Gy·min-1，5份樣品的受照劑量分別為0Gy、5Gy、10Gy、30Gy、50Gy。然后用多功能酶標(biāo)儀測量受照劑量為0Gy和50Gy的樣品在400-700nm之間的吸光度，依據(jù)結(jié)果繪制吸收光譜圖。選擇吸光度差別最大的波長作為，并測量在此處5份樣品的吸光度，依據(jù)結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而得到Fricke凝膠劑量計在臨床放療劑量范圍內(nèi)的劑量響應(yīng)關(guān)系。2結(jié)果與分析2.1凝膠含量測定結(jié)果不同反應(yīng)條件下的樣品凝膠含量的百分?jǐn)?shù)如圖1所示。圖1(a)為丙烯酸濃度20%、受照劑量為50kGy的條件下凝膠含量與Fe2+濃度之間的關(guān)系，由圖1(a)可見，隨著體系中亞鐵離子濃度的增加，所得樣品的凝膠含量降低，這是由于亞鐵離子具有抑制自由基的聚合反應(yīng)作用[14]，其中硫酸亞鐵銨就是一種常見的阻聚劑。圖1(b)顯示了Fe2+濃度為10-3mol·L-1時單體濃度對凝膠含量的影響，可以看出，單體濃度低于10%時，樣品中凝膠含量曲線增長的速度非常緩慢；當(dāng)單體濃度在10%-15%時，凝膠含量曲線呈指數(shù)增長趨勢，而單體濃度大于15%時，凝膠含量達到100%。這是由于單體濃度較低時，高分子鏈段不足以形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，同時Fe2+對交聯(lián)過程也有一定的抑制作用。由圖1(c)可以看出，當(dāng)吸收劑量位于30-100kGy時，所得樣品中的凝膠含量呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，這是由于在輻照過程中，輻照聚合及交聯(lián)反應(yīng)與輻照降解反應(yīng)存在一定的競爭關(guān)系，隨著吸收劑量的增加，降解反應(yīng)增加，因而凝膠含量隨著劑量的增加而降低。圖1不同反應(yīng)條件下劑量計中的凝膠含量Fig.1GelcontentofFrickegeldosimetervs.differentreactioncondition.2.2Fricke凝膠結(jié)構(gòu)及熱性能分析圖2(a
降低了9.8oC（圖2(c),B）和11.4oC（圖2(c),C），這說明亞鐵離子和二甲酚橙的存在對于水凝膠的熱性能沒有太大影響。吸水能力是水凝膠的一個重要特性[20]，圖2(d)顯示了凝膠樣品的吸水能力。可以看出，隨著時間的增加，凝膠的吸水率也不斷上升，并且在30h之后趨于飽和。同時可以看出，水凝膠的吸水能力可以達到自身重量的60倍以上，并且實驗過程中發(fā)現(xiàn)，水凝膠在吸水測試之后仍然保持著良好的機械性能，這就意味著Fricke凝膠除了具有良好的組織等效性之外，還具有良好的機械性，可以作為放療劑量驗證材料使用。圖2Fricke凝膠結(jié)構(gòu)熱性能分析及吸水性測試結(jié)果(a)傅里葉紅外光譜分析，(b)X線衍射分析,(c)熱重分析，(d)吸水性Fig.2TheresultofTGAandwaterabsorptionanalysis.(a)FTIRspectra,(b)XRDspectra,(c)TGAspectraofnormalgelandFrickegel,(d)WaterabsorptionofFrickegel2.3自氧化與擴散行為當(dāng)Fricke凝膠暴露在空氣中時，將會吸收空氣中的氧氣而自動發(fā)生氧化反應(yīng)。圖3為4份樣品在空氣中暴露不同時間之后顏色變化的對比圖片。樣品A1、A2中的Fe2+的濃度分別為0.001mol·L-1和0.005mol·L-1，B1、B2中Fe2+濃度相同而二甲酚橙的濃度不同，分別為0.0003mol·L-1與0.0015mol·L-1。其他實驗條件與圖2相同。比較A1和A2以及B1和B2，可以發(fā)現(xiàn)隨著Fe2+含量的增加，顏色變化越來越明顯，說明提高Fe2+含量有助于提高Fricke凝膠劑量計的靈敏度。B1、B2是添加了二甲酚橙的Fricke凝膠劑量計樣品，比較A2和B1或B2可見，添加二甲酚橙可以使凝膠的顏色變化更加明顯。因為Fe2+的自身氧化反應(yīng)是受Fe3+/Fe2+離子對的氧化還原電勢影響的，而添加合適的配體，選擇性地同其中一種離子結(jié)合，將改變F
鄭噫釠
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