selected readout technique (e.g. spectroscopy techniques). One of the most used readout methods is
measuring the change in the optical density of the dosimeters after their irradiation. The formulation
of a new sensitive material able to form organo-metallic complexes and the potentiality of achieving
significant changes in the optical density in the irradiated region is studied in this work. For this
purpose, a new monomer (GMA-IDA) was synthesized and used in the polymerization with other
monomers, commonly employed in polymer gel dosimetry (acrylamide, N,N’-methylenebisacrylamide
y N-isopropilacrylamide. The polymerization of the new sensitive material was initiated by a redox
reaction (APS/TEMED) or by ionizing radiation (X-Rays), then the effect of the new monomer over
the performance of the dosimetry material was evaluated. Results indicated that the new formed
polymer has the capacity of forming colored complexes with Cu
2+
.
Keywords: dosimetry, polymers, ionizing radiation.
I. INTRODUCCIÓN
La irradiación con rayos X (RX) es cotidianamente aplicada en áreas de la industria, por ejemplo, en el
análisis estructural no invasivo, y en aplicaciones médicas para el diagnóstico y tratamiento de
enfermedades, en procedimientos tales como radiodiagnóstico y radioterapia. Su correcta aplicación
requiere de dispositivos que permitan caracterizar la dosis y tasa de dosis absorbida por un objetivo
(target), de manera cuantitativa y reproducible. Además, en ciertas aplicaciones como la radioterapia,
es conveniente contar con dispositivos que permitan determinar la distribución espacial de la dosis
absorbida manteniendo características tejido-equivalentes, y cuya respuesta permanezca estable en el
tiempo.
Los dosímetros en gel polimérico (PGDs), en desarrollo desde las últimas dos décadas, resultan
particularmente promisorios para su aplicación en radioterapia.
1,2
Los PGDs consisten en geles
hinchados en soluciones acuosas de sustancias reactivas llamadas monómeros. Las características de
gel y el gran contenido de agua, otorga a estos dosímetros una similitud única con respecto a tejidos
biológicos blandos, en cuanto a su composición y a su interacción con la radiación ionizante, que es
reconocida como tejido-equivalencia.
3,4
La radiación ionizante incidente sobre los PGDs es absorbida
en el medio acuoso, y principalmente por las moléculas de agua, iniciando el proceso de radiólisis y
generando radicales libres de las diferentes especies relacionadas al agua.
5
Estas especies altamente
reactivas, inician reacciones de polimerización de los monómeros presentes en el gel, logrando un
grado de polimerización dependiente de la dosis absorbida.
6
La formación de los polímeros en el
sistema promueve cambios en las propiedades generales del material, tales como cambios en las
densidades másicas y electrónicas del material a nivel local, su densidad óptica, y distribución
molecular.
7–9
Estos cambios pueden ser caracterizados y cuantitativamente vinculados a la dosis de
radiación absorbida por el material. Además, debido al tamaño de los polímeros formados con respecto
a las cavidades del gel en el que se encuentran, y a su baja movilidad en medios viscoelásticos acuosos,
el registro de la distribución de dosis 3D permanece estable en el tiempo en comparación con otros
sistemas dosimétricos típicos como el gel de Fricke.
1,10
Todas estas propiedades colocan a los PGDs
como una alternativa superadora a otros sistemas dosimétricos comúnmente utilizados. Asimismo,
estos materiales aún poseen algunos desafíos y limitaciones por superar, por ejemplo, regular y mejorar
la sensibilidad a la dosis, corregir efectos de polimerización posterior a la irradiación, y optimizar los
métodos de lectura para ser llevados a cabo en equipamientos más accesibles.
Por otro lado, los materiales quelantes poseen ligandos capaces de acomplejar iones metálicos, con un
alto grado de afinidad, debido al efecto quelato. En muchos casos, estos complejos poseen altos
coeficientes de absortividad molar de luz en el rango UV-Visible, y se observan coloreados.
11
Este
efecto amplificador de las propiedades ópticas de un material con un complejo quelante podría ser
utilizado para mejorar las técnicas de lectura ópticas de PGDs y mejorar la sensibilidad óptica de los
dosímetros, incluyendo la precisión intínseca gracias a mejora en la relación señal-ruido.