使用6 MV X射线对96孔板中的细胞进行辐照的Fricke剂量分析

时间：2025年11月12日

来源：Applied Surface Science Advances

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本研究评估标准Fricke溶液作为96孔板中6MV光子束辐照的体积剂量验证方法。通过制备Fricke溶液，测量吸光度计算剂量，并与校准的离子化chamber比较。结果显示R²=0.9991，CV≤2.5%，平均差异<1%，证实Fricke溶液可靠、经济，适用于放射生物学常规质量保证。

阿赫梅特·穆拉特·谢尼什克

土耳其伊斯坦布尔阿尔特因巴什大学健康服务职业学院

摘要

背景

在低剂量体外放射生物学研究中，准确的剂量验证至关重要，因为平面剂量计无法直接显示孔内的（体积）剂量。

目的

评估标准Fricke溶液作为96孔板中吸收剂量验证的溶液内剂量计的适用性，这些孔板使用6 MV光子束进行辐照。

方法

将标准Fricke溶液分配到96孔板中，并在2、4、6、8和10 Gy的剂量下进行辐照，辐照区域覆盖整个孔板。通过304纳米处的吸光度利用Fricke公式计算剂量，并将其转换为水中的剂量；结果与经过校准的0.6立方厘米电离室进行了比较。使用Gafchromic EBT-3和三通道校准方法检查了平面均匀性，并生成了每8×12孔的剂量热图。

结果

Fricke读数显示出优异的线性（R² = 0.9991）和高重复性（整个孔板的CV ≤ ∼2.5%），在2–10 Gy范围内，与电离室的平均差异小于1%。基于胶片的验证未发现系统性的离轴梯度；不同孔之间的中位数绝对差异（Fricke与胶片）约为5–8%。

结论

Fricke剂量测定法为使用兆伏光子对96孔板进行辐照提供了一种可靠、实用且成本效益高的孔内剂量验证方法，它通过直接探测溶液体积内的剂量来补充平面胶片的方法。

引言

在放射生物学实验中，尤其是那些使用96孔板等小规模格式的体外细胞模型的实验中，精确的辐射剂量传递和验证是基础。这些微尺度系统常用于放射敏感性研究、放射性药物评估和药物-辐射相互作用评估（Abatzoglou等人，2013年；deAlmeida等人，2014年）。然而，在这种受限的几何结构中进行精确的剂量测量面临重大挑战，尤其是使用传统的剂量测量工具，如电离室或标准放射色胶片（RCFs），这些工具通常缺乏足够的空间分辨率和体积适应性。

Fricke剂量测定法基于酸性溶液中亚铁（Fe²⁺）氧化为铁（Fe³⁺离子的反应，长期以来因其高水当量、线性剂量响应和可重复性而受到认可（Valente等人，2016年；Rosado等人，2020年）。这些特性使其成为小体积环境中剂量验证的有希望的候选方法。氧化反应会在304纳米处产生可测量的光密度增加，这与吸收剂量成正比（De Dios等人，2017年）。此外，Fricke溶液的制备非常简单，只需要标准实验室试剂，并且在光照控制条件下具有长期的化学稳定性（Han等人，2024年）。

尽管Fricke剂量测定法简单且灵敏，但在高能光子束研究（例如6 MV X射线）和多孔格式（如96孔板）中的应用仍较少报道。最近的研究强调了在放射治疗和放射生物学中需要高精度、组织等效剂量测量系统的需求，这促使人们探索具有增强物理和剂量特性的新型凝胶基和聚合物基系统（Magugliani等人，2020年；Vedelago等人，2021年）。

最近的几项发展促进了先进剂量测量领域的发展，特别是在三维和凝胶基剂量计方面。例如，已经开发出铜氧化物纳米粒子稳定的PMMAG水凝胶，以提高声学和剂量测量性能（Salman等人，2025年），并且通过超声表征评估的基于PMMAG的聚合物凝胶在放射治疗应用中显示出潜力（Pandey等人，2023年）。此外，提出了将Fricke-xylenol orange与聚乙烯醇或吉兰胶结合的放射色凝胶剂量计，以提高光学灵敏度和剂量分辨率（Eyadeh等人，2024年；Rabaeh等人，2023年）。使用N-(Hydroxymethyl)acrylamide与各种无机盐的聚合物剂量测量系统也在放射治疗条件下显示出改进的性能和灵敏度（Eyadeh等人，2021年；Rabaeh等人，2021年）。

鉴于这些进展，很明显，在基于细胞的放射生物学研究中，对精确和微型化剂量测量工具的需求正在增长。本研究旨在评估Fricke剂量测定法在6 MV光子束辐照的96孔板配置中用于剂量验证的可行性和性能，从而填补了小规模高能剂量测量的一个关键空白。

章节片段

Fricke溶液的制备

Fricke溶液使用高纯度的分析级试剂制备：六水合硫酸亚铁[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O（99%）、氯化钠（NaCl，99.5%）和硫酸（H₂SO₄，95.0–99.0%）（均来自Sigma-Aldrich）。将22毫升浓硫酸缓慢加入到250毫升Milli-Q水中，并不断搅拌。然后向混合物中加入0.06克NaCl和0.392克硫酸亚铁。溶液被转移到容量瓶中

结果

治疗计划建立了监测单位（MU）与水中吸收剂量之间的线性关系，这被用作Fricke剂量计和参考电离室的校准基线。

基于Fricke的剂量测量在2–10 Gy范围内表现出优异的线性，决定系数R² = 0.9991，截距可以忽略不计（见图4）。这表明剂量预测能力很强。同样，电离室的响应

讨论

本研究表明，标准Fricke溶液能够为使用6 MV光子束辐照的96孔板提供准确且可重复的孔内剂量测量。该系统表现出优异的线性（R² = 0.9991）、低孔内变异性（CV ≤ ∼2.5%），与经过校准的0.6立方厘米电离室相比，平均差异小于1%，满足了放射生物学质量保证通常要求的精度和准确性标准（见图4；表1）。

重要的是，这项工作强调了

结论

本研究证实，标准Fricke溶液为使用6 MV光子束辐照的96孔板提供了可靠、可重复且成本效益高的孔内剂量测量方法。在2–10 Gy范围内，Fricke测量表现出优异的线性（R² = 0.9991）、低变异性（CV ≤ ∼2.5%），与参考电离室的平均偏差小于1%，表明其准确性与常规放射生物学质量保证协议兼容。

独立的平面