Az ultravékony szénmembrán potenciálisan javítja a rák kezelésének pontosságát

A Szingapúri Nemzeti Egyetem (NUS) kutatói kifejlesztettek egy új szénmembránt, amely forradalmasíthatja a rákos betegek protonterápiáját, és előrelépést jelenthet az orvostudományban és más területeken is, például az energiaipari eszközök és a rugalmas elektronika területén.

Az új karbonanyag, amely mindössze egy atom vastagságú, rendkívül ígéretes a nagy pontosságú protonnyalábok előállításában. Az ilyen nyalábok kulcsfontosságúak a rák kezelésére alkalmazott protonterápia biztonságosabbá és pontosabbá tételében. Az ultra-tiszta, egyrétegű amorf karbon (UC-MAC) nevű új anyag teljesítménye meghaladhatja a legjobbaknak számító anyagokét, mint például a grafén vagy a kereskedelmi forgalomban kapható karbonfilmek. Lu Jiong egyetemi docens és a NUS Kémiai Tanszék kutatócsoportja nemzetközi partnerekkel együttműködésben végzett kutatásának eredményei a Nature Nanotechnology folyóiratban jelentek meg.

A grafén után: egy új 2D-szén osztály

A grafénnel ellentétben, amely tökéletesen rendezett, hatszögletű gyűrűkből álló méhsejt szerkezetű, az UC-MAC öt-, hat- és hétatomos szénatomokból álló komplex keverékéből áll, amely rendezetlen, ultravékony rétegben helyezkedik el.

Ez az atomszintű rendezetlenség előnyös, mivel angström-méretű pórusokat hoz létre, amelyek szélessége mindössze egy tízmilliárdod méter, és amelyek finoman beállíthatók, hogy szabályozzák az áthaladó apró részecskék, például a protonok és a molekuláris hidrogénionok (H2+) viselkedését. Az anyag porózus és ultravékony jellege ideális szubatomi részecskék szűrésére és szétválasztására, ami számos high-tech alkalmazásban elengedhetetlen.

Gyorsabb, tisztább és méretezhető gyártás

Az anyag valós alkalmazásainak egyik legnagyobb akadálya a gyártás problémája. A meglévő módszerek lassúak, költségesek, és gyakran fémszennyeződéseket eredményeznek, ami rontja az anyag teljesítményét.

A probléma megoldására a kutatók egy új, ipari alkalmazásra alkalmas szintézismódszert fejlesztettek ki, a disorder-to-disorder (DTD) technológiát. Egy speciális plazma-támogatott kémiai gőzfázisú leválasztási (ICP-CVD) eljárás segítségével másodpercek alatt sikerült 8 hüvelykes UC-MAC lemezt előállítaniuk, ami sokkal gyorsabb, mint a korábbi módszerek, és nem tartalmaz kimutatható fémszennyeződéseket. Ez jelentős előrelépés az ipari és orvosi felhasználásra szánt fejlett anyag gyártásának növelése felé.

Élesebb protonnyalábok a biztonságosabb és hatékonyabb kezelésért

Molekuláris hidrogénionok (H2+) protonokra való szétválasztására szolgáló membránként alkalmazva az UC-MAC protonnyalábokat hozott létre, amelyek jelentősen élesebbek voltak, mint a grafén vagy a hagyományos szénrétegek által termeltek. Az új anyaggal a nem kívánt proton-szórás körülbelül kétszer annyival csökkent, mint a grafénnel, és 40-szer annyival, mint a kereskedelmi forgalomban kapható szénrétegekkel.

Ez különösen fontos a nem invazív rákkezelések, például a protonterápiában, ahol fókuszált sugárnyalábokat használnak a daganatok megcélzásához és elpusztításához, miközben az egészséges szöveteket kímélik. A vékonyabb, minimális szóródású membránok segíthetnek az orvosoknak a sugáráram és irányának jobb szabályozásában, így a kezelés biztonságosabbá és hatékonyabbá válik.

Az UC-MAC gyártásának gyors, méretezhető és tiszta folyamatát bemutató kutatás eredményeivel a fejlesztőcsoport megnyitotta az utat ennek az új, nagy teljesítményű anyagnak a laboratóriumból a gyakorlati alkalmazásokba való átviteléhez.(Forrás: phys.org)