• alginato
• Gel dosimetrici
• PVA

La dose assorbita è la grandezza fisica il cui valore consente di determinare l’energia che un mezzo assorbe a seguito di una sua esposizione a radiazioni ionizzanti. Conoscere accuratamente il valore della dose assorbita è particolarmente importante nel caso in cui il mezzo esposto sia costituito da organismi biologici. Gli effetti biologici conseguenti all’esposizione di un organismo vivente a radiazioni ionizzanti sono infatti correlati alla quantità di energia che le radiazioni hanno ad esso ceduto. La determinazione della dose assorbita (la “dosimetria”) è necessaria in tutte le situazioni in cui si ha a che fare con l’esigenza di protezione dalle radiazioni ionizzanti (radioprotezione) e con la pratica di radioterapia e radiodiagnostica medica.
A questo proposito è di fondamentale importanza la realizzazione di dosimetri da impiegare in applicazioni mediche, che oltre ad essere sensibili e rilevare anche le basse dosi impiegate in diagnostica, siano tridimensionali, in modo da fornire anche la distribuzione spaziale della dose assorbita. Dosimetri di questo tipo sono costituiti da una matrice polimerica gelatinosa tessuto-equivalente, all’interno della quale sono presenti sostanze sensibili alle radiazioni ionizzanti che, una volta colpite da queste ultime, si modificano, rivelando l’assorbimento di energia. Lo scopo della matrice gelatinosa è quello sia di fungere da sostegno e contenitore sia quello, fondamentale, di “intrappolare” queste particolari sostanze nella posizione in cui si trovano, in modo da fornire informazioni spaziali sulla dose assorbita.
L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato lo sviluppo di nuove matrici polimeriche a struttura idrogelica da impiegare nella realizzazione di dosimetri tridimensionali per le radiazioni ionizzanti.
In particolare sono stati studiati e caratterizzati due tipi di idrogeli, uno di origine naturale, ottenuto dall’alginato, e l’altro di origine sintetica, ottenuto dall’alcool polivinilico (PVA).
I due materiali sono stati dapprima caratterizzati in semplice soluzione acquosa per vedere eventuali effetti delle radiazioni ionizzanti prima della loro reticolazione. Nel caso dell'alginato è stata preparata una soluzione acquosa al 3% (peso/volume), mentre per il PVA si è usata la concentrazione al 5% (peso/volume). Per entrambi i materiali, tutte le prove di irraggiamento sono state effettuate fornendo un range di dose da 0,1 a 10 Gy, attraverso il tomografo computerizzato. Il passo successivo è stato quello di procedere con la reticolazione degli idrogeli al fine di ottenere configurazioni volumetriche adeguate e possibilmente omogenee. L'alginato è stato reticolato mediante ioni calcio prodotti da una soluzione di CaCl2, secondo diverse configurazioni volumetriche, le quali sono state irraggiate e sottoposte a prove meccaniche.
Il PVA invece è stato reticolato con due tecniche diverse, vale a dire mediante cicli di congelamento-scongelamento e attraverso ioni tetraborato. In quest'ultimo caso si ottiene un idrogelo con caratteristiche particolari, denominato slime. Gli idrogeli di PVA ottenuti con entrambi i metodi sono stati sottoposti a prove meccaniche prima e dopo irraggiamento, per verificare possibili effetti delle radiazioni. Successivamente si è proceduto all'inserimento nella matrice idrogelica di nanoparticelle superparamagnetiche allo scopo di osservare come queste si disperdono nella matrice idrogelica. L’omogeneità degli idrogeli realizzati e l’uniformità di dispersione delle nanoparticelle è stata valutata mediante imaging di risonanza magnetica.