Fisica Medica e Sanitaria

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Fisica Medica_ Radiobiologia Effetti biologici
della radiazione in cellule coltivate in vitro
D. Bettega , P. Calzolari, M. La Fiandra, R.
Marchesini -Sezione di Fisica Medica,
Dipartimento di Fisica e INFN Milano.
Lo studio degli effetti biologici della
radiazione ha diversi aspetti oltre a quello
conoscitivo che coinvolge la fisica, la chimica
e la biologia, ci sono anche degli aspetti
applicativi molto importanti -in
radioprotezione la conoscenza degli effetti per
stimare correttamente il rischio dellesposizione
alla radiazione e ridurre i danni (popolazione,
lavoratori, pazienti) -in radioterapia la
conoscenza degli effetti per sfruttare al meglio
le proprietà distruttive della radiazione nei
confronti delle cellule tumorali risparmiando
quelle dei tessuti sani circostanti (pazienti)
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In radioterapia, presupposto alluso di nuovi
fasci di radiazione (es fasci di adroni) o a
nuove modalità di irraggiamento con fotoni (es
IMRT), oltre alla perfetta conoscenza della
distribuzione di dose nei tessuti sani e
tumorali, è la conoscenza a) della loro
efficacia nelleliminare le cellule tumorali b)
dei possibili danni a lungo termine indotti nei
tessuti sani circostanti (es. tumori secondari
indotti dallirraggiamento).
Cellule coltivate in vitro provenienti da tessuti
normali e tumorali costituiscono un modello
sperimentale estremamente utile per questo tipo
di studi. E possibile infatti misurare
parallelemente diversi effetti biologici,
confrontare i risultati con quelli ottenuti con
le radiazioni convenzionalmente usate, testare
e/o sviluppare idonei modelli di interazione
radiazionecellula da impiegare nei piani di
trattamento dei pazienti
Colonie formate da cellule sopravissute a dosi
diverse di radiazione
Formazione di micronuclei ( a seguito di danno
cromosomico) e trasformazione neoplastica di
cellule esposte a radiazione
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Esempi di studi radiobiologici di fasci
terapeutici di protoni e ioni Carbonio
Fascio terapeutico di ioni Carbonio (200 MeV/n)-
GSI Darmstadt (tumori della testa e del
collo) Dose del fascio a varie profondità in
acqua (tratto continuo) e corrispondenti valori
di Sopravvivenza ( fig.a) e Trasformazione
neoplastica (fig. b) in cellule umane .
Fascio di protoni (62 MeV) Nizza (tumori
dellocchio) Curve Dose-Sopravvivenza di cellule
tumorali umane esposte al fascio terapeutico a
varie profondità in acqua (fig.a) e confronto
della dose fisica a varie profondità in acqua con
i corrispondenti valori della dose
biologicamente efficace (fig.b).
Recentemente ed in corso
-Caratterizzazione radiobiologica dei fasci
terapeutici di protoni e ioni Carbonio del Centro
Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO),
Pavia. (Collaborazione varie sezioni INFN,
Fondazione CNAO, Istituto Superiore di Sanità e
Istituto Tumori) -Interazione di fasci di ioni
Carbonio (monoenergetici e terapeutici) e
Radiosensibilizzanti di interesse clinico in
cellule tumorali umane resistenti alla terapia
convenzionale (fotoni). (Collaborazione varie
sezioni INFN, Fondazione CNAO e Istituto
Tumori) - Effetti a lungo termine della
componente neutronica di fasci di fotoni di alta
energia (?10 MeV) (Collaborazione Istituto
Tumori)
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Il Laboratorio di Radiobiologia al Dipartimento
di Fisica
5

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