Компактный источник альфа-частиц для облучения клеточных культур

Полезная модель относится к радиобиологии и может быть использована при исследовании воздействия альфа-частиц на клеточные культуры. Источник альфа-частиц состоит из диска нержавеющей стали необходимого диаметра 8 мм, на одной стороне которого зафиксирован радионуклид кюрия-244. Источник герметизирован в охранном корпусе диаметром 16 мм. Окно с радиоактивным элементом закрывается фольгой толщиной 3 мкм и герметизируется. С активной стороны к источнику припаиваются ограничители-регуляторы высоты положения источника над клеточной поверхностью с диапазоном регуляции высоты 3-9 мм. Технический результат - обеспечение возможности облучения клеточных культур альфа-частицами путем погружения закрытого источника альфа-излучения в ячейку культурального планшета с предварительным удалением культуральной среды из этой ячейки.

Полезная модель относится к лабораторным источникам радиоактивного излучения на основе радионуклида кюрий-244, приспособленным для воздействия на клеточные культуры in vivo в стандартных условиях культивирования.

Сложность изучения воздействия альфа-частиц на клеточные культуры связана с небольшим пробегом альфа-частицы в живой ткани, не превышающим 30-40 мкм. Вместе с этим, именно небольшой пробег альфа-частицы в тканях делает привлекательным этот вид радиационного воздействия для целевой терапии раковых опухолей. Создание лабораторного источника альфа-частиц позволит смоделировать воздействие этого вида излучения на опухолевые (раковые) клетки и затем использовать полученные данные при создании радиофармпрепаратов.

На сегодняшний день известен ряд источников альфа-частиц на основе нуклида кюрий-244, описанных в литературе пригодных для облучения клеточных культур. Например, разработан источник, состоящий из 20 мм камеры из нержавеющей стали, на который сверху устанавливается специальная чашка Петри диаметром 56 мм с окном, изготовленным из пленки (на основе синтетического полиэфирного волокна толщиной 3-6 мкм). Клетки выращиваются в чашки Петри и располагаются, в том числе, по поверхности этой специальной пленки. Во время экспериментов, чашка Петри с клетками расположенными на поверхности окна из полиэфирной пленки располагаются сверху источника и частицы, что-бы достичь клеток должны преодолевать, также, и препятствие в виде полиэфирной пленки. Источник альфа-облучения, достаточно мал и может использоваться для облучения в физиологических условиях CO2-инкубатора. (Esposito, G., Antonelli, F., Belli, M, Campa, A., Simone, G., Sorrentino, E., & Tabocchini, M.A. (2009). An alpha-particle irradiator for radiobiological research and its implementation for bystander effect studies. Radiat Res, 172(5), 632-642.)

Недостатками разработанных в настоящее время источников альфа-излучения является требование применения специальных культуральных сосудов с окнами из тонкой пленки толщиной не более 6 мкм, которая позволяет альфа-частицам достигать клеток. Применение таких специальных культуральных сосудов вносит погрешность в определение дозиметрических характеристик (зависящих от энергии альфа-частиц, достигающих поверхности клеток), так как пленка на дне таких сосудов изготовлена из плотного материала, который значительно снижает энергию частиц. Пленка, также, может иметь неконтролируемую неоднородность толщины, что приводит к невоспроизводимости спектра альфа-излучения, добавляет погрешности в определение дозиметрических характеристик альфа-излучения и может привести к некорректности трактовки получаемых зависимостей «доза-эффект».

Цель: разработать источник альфа-излучения на основе нуклида кюрий-244 позволяющий облучать клеточные культуры в стандартных культуральных сосудах с воспроизводимыми параметрами излучения за счет исключения поглощающих слоев с невоспроизводимыми характеристиками.

Технический результат: обеспечение возможности облучения клеточных культур альфа-частицами путем погружения закрытого источника альфа-излучения в ячейку культурального планшета с предварительным удалением культуральной среды из этой ячейки.

Технический результат достигается изготовлением диска из нержавеющей стали диаметром 8 мм, на одну сторону которого методом высокотемпературной конденсации паров нанесен радионуклид кюрий-244, зафиксированный на поверхности диска за счет образования интерметаллида кюрия с материалом подложки. Для обеспечения радиационной безопасности и удобства обращения с источником диск с кюрием-244 помещается в охранный корпус, имеющий выходное окно, закрытое металлической фольгой толщиной 3 мкм. К источнику припаиваются ограничители-регуляторы, высоту которых можно регулировать в пределах 2-9 мм, варьируя тем самым интенсивность потока альфа-частиц. Ножки, кроме этого, предотвращают контакт с клеточной поверхностью и попадание радионуклида в культуральную среду. На рисунке 1 приведен чертеж - эскиз источника для облучения клеточных культур в стандартных 24-луночных культуральных планшетах. Перед облучением, из лунки удаляется вся питательная среда, а клетки с тонким слоем пленки воды толщиной не более 10 мкм остаются на дне лунки. Источник альфа-частиц вставляется в лунку и проводится экспозиция культуры, оставшейся на дне лунки культурального планшета. По истечении заданного времени, источник удаляется из лунки и в лунку добавляется новая питательная среда. Все манипуляции с источником и клеточными культурами осуществляются в ламинарном шкафу. Перед началом использования источник проходит калибровку на спектрометрической аппаратуре для установления параметров альфа-частиц (энергий и интенсивности излучения).

Таким образом, предлагаемый источник альфа-частиц позволяет выполнять облучение клеточных культур непосредственно в стандартных культуральных планшетах, в отсутствии искусственных препятствий между источником и поверхностью клеток и воспроизводимыми условиями, поскольку они определяются конструкцией держателя и воспроизводимостью параметров слоя облучаемых клеток

Компактный источник альфа-частиц для облучения клеточных культур, состоящий из герметичного охранного корпуса диаметром 16 мм, имеющего выходное окно, закрытое металлической фольгой толщиной 3 мкм, отличающийся тем, что внутри корпуса размещается диск из нержавеющей стали диаметром 8 мм, на одной стороне которого методом высокотемпературной конденсации паров нанесен радионуклид кюрий-244, а с активной стороны к корпусу припаяны ограничители-регуляторы высоты положения источника над клеточной поверхностью с диапазоном регуляции высоты 3-9 мм.