Materiali innovativi e tecniche avanzate per la dosimetria medica e retrospettiva

Il principale obiettivo scientifico della sperimentazione proposta consiste nello sviluppo di tecniche avanzate di dosimetria e microdosimetria a stato solido per applicazioni in campo medico o di dosimetria retrospettiva. Tra i molti differenti metodi dosimetrici, che permettono di ricavare informazioni sull'energia assorbita dal mezzo investito da un fascio di radiazioni ionizzanti (RI), nel presente progetto di ricerca vengono adottate la dosimetria a risonanza di spin elettronico ESR (Electron Spin Resonance), che permette una misura della dose assorbita tramite la determinazione dei radicali liberi prodotti dalle RI e la termoluminescenza (TL) che sfrutta la luminescenza stimolata termicamente su campioni esposti a RI. La dosimetria ESR a stato solido che utilizza diverse molecole bersaglio costituisce un sistema affidabile e con caratteristiche confrontabili, se non superiori, con quelle di altre tecniche di dosimetria delle radiazioni ionizzanti di tipo relativo. Il progetto di ricerca proposto si propone come obiettivo finale la formulazione e la realizzazione di nuovi dosimetri ESR a stato solido con caratteristiche superiori di quelle dei rivelatori attualmente disponibili per quanto riguarda tessuto-equivalenza, minima dose rivelabile, sensibilità, possibilità di impiego con fasci di radiazione di basso e alto LET (Linear Energy Transfer), utilizzabilità in campi misti per la discriminazione del LET. Si mira anche alla caratterizzazione e alla modellizzazione computazionale della risposta di dosimetri a stato solido sia commerciali sia preparati con nuovi materiali, miscele e additivi. In particolare, la scelta dell'additivo verrà effettuata in base al fascio da rivelare. Per esempio, nel caso dei neutroni termici saranno preparati dosimetri addizionati con 157Gd o di acido borico arricchito con 10B, in quanto sia il 157Gd che 10B hanno elevate sezioni di cattura per neutroni termici ed entrambi rilasciano in seguito all'interazione con i neutroni particelle in gradi di rilasciare l'energia all'interno del dosimetro. Il progetto mira inoltre allo studio sistematico e dettagliato delle proprietà dosimetriche di materiali facilmente prelevabili dall'individuo in caso di emergenza radiologica (quali vetro di orologi, vetri degli schermi di cellulare, etc) e alla definizione di un'efficiente procedura di ricostruzione della dose eventualmente assorbita nel contesto di un incidente radiologico. L'indagine verrà condotta sia attraverso l'ESR che attraverso la termoluminescenza (TL). Il gruppo di ricerca ha un'esperienza più che decennale in campo dosimetrico come testimoniato dalla pubblicazioni scientifiche, dai Progetti di ricerca finanziati da vari Enti [quali INFN, con il Progetto di Ricerca DOSSIER (DOSimetria in SItuazioni di Emergenza Radiologica) e il progetto di ricerca NORMET - Neutron dOsimetry and Radiation quality Mesurements by Esr and Tl di cui il Proponente infatti è Responsabile Nazionale], e dai Progetti di Ricerca Europei (Progetto SOUL - VI Programma Quadro). Inoltre, in questo progetto di ricerca si intende mettere a punto metodologie microdosimetriche che sfruttano le tecniche sperimentali di risonanza paramagnetica elettronica per caratterizzare la distribuzione spaziale microscopica dell'energia rilasciata da vari fasci di radiazione ionizzante. La microdosimetria è di fondamentale importanza in campo medico dove l'utilizzo sempre maggiore di fasci di particelle cariche pesanti (quali protoni e ioni leggeri) e fasci di neutroni per scopi terapeutici, in campo aerospaziale e per la dosimetria retrospettiva in situazioni d'emergenza radiologica. Infatti, durante un incidente radiologico è necessario avere informazioni oltre che sulla dose (quindi sulla quantità totale di energia rilasciata per unità di massa) anche sulla qualità della radiazione. Infatti, è noto che gli effetti biologici della radiazione ionizzante sono dipendenti, oltre che