Физика спасения

VITA – это жизнь

В рамках национального проекта «Наука и университеты» 30 мая корреспондент «ЗН» побывала в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Там прошла большая однодневная экскурсия по самому институту и установкам, разработанным в нем. Очень впечатлила установка для бор-нейтронозахватной терапии – нового способа лечения раковых опухолей. А еще электрон-позитронный коллайдер – один из семи, существующих во всем мире.

ИЯФ СО РАН – один из крупнейших академических институтов нашей страны. Экскурсия такого плана в нем проводилась впервые. В ней участвовали студенты из Челябинска, Томска, Новосибирска, Барнаула и других городов. Программа тура длилась пять часов, но за это время группа не успела обойти и половины того, что есть в ИЯФ СО РАН. Однако студенты посмотрели наиболее важные разработки.

Итак, побывав там, трудно поверить, что студенты учатся рядом с настоящим электрон-позитронным коллайдером, а недалеко от учебных корпусов, в бункерах, работают инженеры: собирают установку для лечения рака с помощью бор-нейтронозахватной терапии. В ходе пресс-тура нам показали ВЭП-2000 – настоящий коллайдер: ускоритель заряженных частиц на встречных пучках. Он разгоняет пучки тока 12 миллионов раз за – только представьте! – одну секунду. Показали и бустерное кольцо, которое разгоняет частицы перед тем, как они попадут в коллайдер. Рассказали о том, что именно в ИЯФ СО РАН была разработана собственная технология создания клистронов, то есть наиболее важной части линейного ускорителя, с помощью которой обеспечивается большая мощность для разгона частиц до скорости света. А также студенты поучаствовали в пресс-конференции по изготовлению критически важного оборудования для Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ).

Самым важным и полезным для меня стал разговор с Сергеем Юрьевичем Таскаевым – доктором физико-математических наук, заведующим лабораторией и главным научным сотрудником. Сергей Юрьевич занимается созданием ускорительного источника нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей вот уже 26-й год. История разработки этого проекта началась в 1997 году, когда заведующему лабораторией ИЯФ СО РАН Григорию Ивановичу Сильвестрову позвонил приятель, узнавший про метод бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) на конференции в Китае. Причем позвонил с вопросом о том, знает ли Григорий Иванович тех, кто сможет создать ускоритель для установки БНЗТ. Расспросили обо всем. Подумали. Ответили: «Мы». Так началась важная для всего мира работа над ускорительным источником нейтронов для БНЗТ.

Нам нужен бор

Бор-нейтронозахватная терапия сегодня – один из наиболее перспективных методов борьбы с раком. Она позволяет производить точечное поклеточное уничтожение злокачественных опухолей, в том числе тех, что считаются неизлечимыми. Кроме того, она может бороться с заболеванием на последней его стадии. Как работает терапия? Для начала организм обманывают препаратом – через кровоток вводят изотоп бор-10, который постепенно накапливается в опухоли, причем в нужной для проведения терапии концентрации (раковые клетки интенсивно накапливают препарат, и его концентрация становится гораздо больше, чем в окружающих здоровых тканях). После чего пациента облучают потоком эпитепловых (иначе надтепловых) нейтронов, которые проникают внутрь организма, сталкиваются с атомными ядрами и теряют энергию. В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в клетке, что приводит к ее гибели. Иными словами, происходит маленький ядерный взрыв внутри человека. Причем если сравнивать БНЗТ с химиотерапией, то вместо четырех-шести сеансов облучения человеку понадобится всего лишь один сеанс БНЗТ. В отдельных случаях – два. Здесь природа преподнесла человечеству два подарка. Во-первых, атомное ядро бор-10 обладает уникально высокой способностью захвата нейтронов – делает это в 1000 раз эффективнее, чем большинство других атомных ядер. Во-вторых, продукты ядерной реакции – это преимущественно заряженные частицы, из-за чего 84 % всей энергии ядерного взрыва выделяется в клетке опухоли, что приводит к ее гибели.

У дела были дилетанты

У лаборатории была одна основная задача – сделать источник нейтронов с нужными параметрами для БНЗТ. И она казалась нерешаемой. Еще в конце 80-х годов к ее решению приступило мировое физическое общество, а первых успехов достигли в ИЯФ СО РАН в 2015 году. Тогда команда института получила требуемые параметры на ими предложенном новом типе источника нейтронов. Причем при разработке источника нейтронов отталкивались от идеи сделать не то, что умеют, а то, что действительно нужно для решения общемировой задачи. В частности решили так: если для генерации нейтронов лучше не ядерный реактор, а ускоритель заряженных частиц с мишенью, тогда надо делать ускоритель с мишенью. Могли, конечно, улучшить уже существующие типы ускорителей заряженных частиц, но решили сделать свой. Так, для получения сильноточного пучка протонов низкой энергии был предложен новый тип ускорителя заряженных частиц, который назвали «ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией (VITA)». Работа была длительной, не без проблем. Если напряжение в ускорителе получили быстро, то тока получили в 100 раз меньше ожидаемого… И в течение семи лет не могли его поднять. Но ученые верили в успех и не опускали руки. Медленно, но верно, с новой командой студентов все-таки смогли довести разработку до практического внедрения. А главная мысль, которую вынесли все те, кто были внутри этого проекта: не надо бояться быть дилетантом! Нужно идти напролом, прямиком к заветной цели. Чего стоила для всей команды только история с успехом литиевой мишени, в которую не совсем верили. В одном уважаемом научном журнале в 2003 году написали, что литиевая мишень идеальна для БНЗТ, но на такие параметры, которые были в ИЯФ СО РАН, сделать ее просто невозможно. Тогда статью никто не видел, а литиевая мишень получилась значительно лучше, чем можно было ожидать. Как итог – сейчас в ИЯФ СО РАН достаточно большая молодая команда проводит исследования в области БНЗТ на ускорительном источнике нейтронов VITA, включая лечение домашних животных с опухолями, тестировку новых препаратов адресной доставки бора, разработку средств и методов дозиметрии, а также тестировку материалов для Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР и Большого адронного коллайдера в ЦЕРН и т.д. Ускорительным источником нейтронов VITA уже оснащена клиника в Китае, и с 2022 года там, вторыми в мире, приступили к лечению больных методикой БНЗТ. Сейчас на площадке ИЯФ СО РАН ведется сборка ускорительного источника нейтронов VITA для ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Блохина» Минздрава России. Сергей Юрьевич планирует: в 2025 году установка будет введена в эксплуатацию в Москве, затем будут проведены клинические испытания и после получения разрешения в Российской Федерации появится БНЗТ.

Полина ШЕВЧУКОВА

367 просмотров