Chiếu xạ máu đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa bệnh TA-GvHD ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch, đặc biệt là bệnh nhân ung thư đang điều trị hóa trị liệu. Quy trình này đòi hỏi liều bức xạ chính xác và phân bố đều trên toàn bộ túi máu. Tuy nhiên, các công nghệ đo liều hiện nay như TLD, diode hoặc Gafchromic còn tồn tại nhiều hạn chế như chi phí cao, nhạy với tia UV và nhiệt độ, cũng như thiếu ổn định sau chiếu xạ. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm tổng hợp và ứng dụng các hợp chất diacetylene (DA) được biến đổi bằng các nhóm amide để tạo ra phim đo liều dùng cho chiếu xạ máu. Các phim này có khả năng thay đổi màu từ trắng sang xanh dương theo liều bức xạ γ, với độ nhạy cao ngay từ liều thấp (5 Gy). Đặc biệt, dẫn xuất chứa nhóm aminofluorene cho thấy phản ứng màu mạnh và ổn định nhất. Phim được thiết kế để dễ sản xuất, dễ sử dụng, linh hoạt khi dán trực tiếp lên túi máu, cho phép đo lường cả liều tuyệt đối và phân bố tương đối trong quy trình chiếu xạ máu. Phân tích số liệu dựa trên xử lý ảnh kỹ thuật số cho phép định lượng chính xác sự biến đổi màu và đo liều nhanh chóng. Kết quả chứng minh rằng các phim đo liều dựa trên DA là giải pháp đầy tiềm năng thay thế các công cụ đo liều thương mại hiện nay trong ứng dụng lâm sàng.
Trong các viện ung thư và trung tâm huyết học, truyền máu là một trong những phương pháp điều trị hỗ trợ thiết yếu cho bệnh nhân đang hóa trị hoặc xạ trị. Tuy nhiên, truyền máu mang nguy cơ cao gây ra biến chứng TA-GvHD, đặc biệt khi tế bào lympho T còn sống sót trong máu tấn công cơ thể người nhận. Để phòng ngừa, túi máu thường được chiếu xạ bằng tia γ hoặc tia X với mục đích vô hiệu hóa tế bào T mà không ảnh hưởng đến chức năng sinh lý của hồng cầu, tiểu cầu hoặc bạch cầu. Tuy nhiên, vì hình dạng túi máu không đồng đều và vị trí sắp xếp trong buồng chiếu thường không cố định, nên rất dễ xảy ra tình trạng chiếu xạ không đồng đều, dẫn đến nguy cơ liều quá thấp (không đạt 15 Gy) hoặc quá cao (vượt 50 Gy). Do đó, cần có hệ đo liều đơn giản, dễ áp dụng tại hiện trường và có khả năng định lượng phân bố liều trên toàn bộ túi máu.
Hiện nay, các thiết bị đo liều phổ biến bao gồm: liều kế nhiệt phát quang (TLD), máy dò diode bán dẫn, và phim Gafchromic. TLD yêu cầu xử lý nhiệt và thiết bị đọc riêng biệt, không thích hợp với quy trình nhanh. Diode tuy có thể đọc tức thời nhưng thường không đặt được tại nhiều vị trí trên túi máu. Phim Gafchromic có độ nhạy cao, song lại nhạy cảm với ánh sáng UV, nhiệt độ và bị biến đổi màu sau khi chiếu xạ nếu không lưu trữ đúng cách. Chi phí cao cũng là rào cản cho việc ứng dụng đại trà.
Diacetylene là một họ hợp chất có cấu trúc liên hợp mạnh, có khả năng trùng hợp khi chịu tác động của tia UV hoặc bức xạ ion hóa, tạo ra polydiacetylene (PDA) có màu sắc đặc trưng. Nhờ khả năng thay đổi màu sắc rõ rệt, vật liệu DA đã được nghiên cứu trong nhiều ứng dụng cảm biến hóa học và sinh học. Trong nghiên cứu này, DA được biến đổi bởi nhóm amide nhằm tăng cường tương tác hydrogen và khả năng xếp lớp định hướng – yếu tố then chốt cho phản ứng trùng hợp topochemical dưới tác động của bức xạ. Bốn dẫn xuất chính được tạo ra từ phân tử PCDA: PCDA-AN, PCDA-TNAP, PCDA-NAP và PCDA-AFL. Các nhóm thế amide được chọn để đại diện cho chuỗi thơm đơn, hai vòng thơm, vòng no, và hệ ba vòng liên hợp. Phản ứng chuyển hóa từ acid sang amide sử dụng EDC.HCl làm chất hoạt hóa. Sản phẩm được xác định bằng phổ hồng ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), và khối phổ độ phân giải cao.
Các DA được hòa tan trong dung dịch polyvinyl alcohol (PVA) để tạo nhũ tương. Dung dịch này được phủ lên đế PET bằng máy tráng phim tự động với độ dày chuẩn 200 μm (100 μm lớp hoạt tính, 100 μm nền PET). Chất hấp thụ UV được thêm vào để ngăn trùng hợp trước khi chiếu xạ. Phim có thể dễ dàng cắt, dán lên bề mặt túi máu, đồng thời có độ linh hoạt cao để phù hợp với các hình dạng khác nhau.
Sau khi chiếu xạ, phim chuyển màu từ trắng sang xanh, cường độ xanh tăng theo liều γ từ 5 đến 50 Gy. Dẫn xuất PCDA-AFL cho thấy đáp ứng mạnh nhất. Phổ UV–vis xác nhận đỉnh hấp thụ chính ở 660 nm và một đỉnh phụ ở 600 nm. Các đỉnh này tương ứng với trạng thái màu xanh và trạng thái trung gian của PDA. Sự xuất hiện nhẹ của pha đỏ ở liều cao cho thấy khả năng đa pha màu, nhưng pha xanh là ưu thế trong dải liều cần thiết cho chiếu xạ máu. Phân tích Raman xác nhận sự chuyển hóa liên kết C≡C (2095 cm⁻¹) sang C=C (1450 cm⁻¹), phù hợp với phản ứng trùng hợp 1,4-topochemical. Khi liều tăng, cường độ đỉnh C=C tăng mạnh hơn so với C≡C, cho thấy sự hình thành chuỗi PDA tích điện. Đây là cơ chế chính gây thay đổi màu sắc.
Sử dụng máy quét phẳng độ phân giải cao và mã xử lý ảnh trong MATLAB, ảnh quét của phim được phân tích theo ba kênh RGB. Kênh đỏ được chọn để định lượng OD vì phổ hấp thụ của PDA nằm chủ yếu trong vùng đỏ. Các phim chiếu xạ được quét nhiều lần để đánh giá độ lặp lại và độ đồng nhất. Sai số dưới 1.4%, đảm bảo khả năng sử dụng thực tế. Phim đo liều được theo dõi trong 10 ngày sau chiếu xạ. Kết quả cho thấy màu ổn định, độ sẫm tăng trung bình <0.2%, không ảnh hưởng đến hiệu quả đo. Các thử nghiệm lưu trữ ở 4°C, nhiệt độ phòng và 50°C cho thấy phim ổn định tốt trong điều kiện thông thường. Không cần bảo quản lạnh hoặc môi trường tối hoàn toàn. Hệ phim DA có thể được ứng dụng trực tiếp trong các trung tâm truyền máu, bệnh viện ung bướu, phòng chiếu xạ. Ngoài ra, phương pháp này cũng có thể mở rộng để đo liều bức xạ trong các lĩnh vực khác như kiểm định thiết bị y tế, đo liều môi trường, hoặc giám sát bức xạ trong phòng sạch công nghiệp.
Nghiên cứu này đã phát triển và đánh giá một loại phim đo liều màu sắc mới dựa trên các dẫn xuất của hợp chất diacetylene (DA), cụ thể là các dẫn xuất có gắn nhóm amide, với mục tiêu sử dụng trong quy trình chiếu xạ máu lâm sàng. Kết quả thu được cho thấy các phim này có thể phản ứng mạnh với bức xạ γ thông qua cơ chế trùng hợp topochemical, dẫn đến chuyển màu rõ rệt từ trắng sang xanh dương với liều xạ trong khoảng 5–50 Gy. Trong số các dẫn xuất được tổng hợp, hợp chất chứa nhóm aminofluorene (PCDA-AFL) cho kết quả vượt trội với độ nhạy cao và đáp ứng ổn định. Phân tích phổ UV–vis và Raman xác nhận quá trình trùng hợp tạo polydiacetylene (PDA), đóng vai trò quyết định trong sự thay đổi màu. Các phim đo liều có độ bền cao, khả năng lưu trữ tốt trong điều kiện bình thường, và có thể phân tích định lượng bằng thiết bị đơn giản như máy quét phẳng và mã xử lý ảnh bằng MATLAB.
Việc định lượng OD cho phép xác định nhanh và chính xác liều bức xạ mà không cần thiết bị đo đạc phức tạp. Tính linh hoạt trong thiết kế và cắt dán phim cũng là một lợi thế lớn khi áp dụng trong các hệ thống chiếu xạ máu thực tế, nơi các túi máu có hình dạng và vị trí khác nhau trong buồng chiếu. Đặc biệt, khả năng dán phim ở nhiều vị trí và đo liều theo các mặt khác nhau của túi máu góp phần đảm bảo liều phân bố đồng đều – một yêu cầu bắt buộc trong tiêu chuẩn của WHO và AABB. So với các công nghệ đo liều hiện nay như phim Gafchromic hay TLD, hệ phim DA không chỉ có chi phí thấp, dễ chế tạo mà còn cho phép đánh giá định tính và định lượng nhanh chóng trong điều kiện thực tế lâm sàng. Kết hợp với phân tích số hóa, hệ đo liều này là công cụ hữu hiệu để đánh giá chất lượng máy chiếu xạ máu, hỗ trợ công tác kiểm chuẩn định kỳ và góp phần nâng cao an toàn truyền máu cho bệnh nhân. Do đó, hệ thống phim đo liều dựa trên diacetylene biến đổi nhóm amide, đặc biệt với dẫn xuất aminofluorene, là một giải pháp đầy hứa hẹn, không chỉ trong lĩnh vực chiếu xạ máu mà còn có tiềm năng mở rộng sang các ứng dụng đo liều khác trong y học hạt nhân và bảo vệ bức xạ.
Từ khóa: chiếu xạ;
– CMD –
