Strålbehandling som används vid cancerbehandling är en lovande behandlingsmetod, om än ganska urskillningslöst. Verkligen, det påverkar både närliggande friska vävnader och tumörer. Forskare har alltså undersökt möjligheterna att använda olika radiosensibilisatorer; dessa enheter i nanoskala fokuserar de destruktiva effekterna av strålbehandling mer specifikt på tumörceller.

I en studie publicerad i EPJ D , fysiker har nu visat att produktionen av lågenergielektroner av radiosensibilisatorer gjorda av kolnanostrukturer beror på en nyckelfysisk mekanism som kallas plasmoner - kollektiva excitationer av så kallade valenselektroner; ett fenomen som redan dokumenterats i sensibilisatorer för sällsynta metaller. Denna forskning utfördes av Alexey Verkhovtsev, knuten till MBN Research Center i Frankfurt, Tyskland och A.F. Ioffe Physical-Technical Institute i St Petersburg, Ryssland och ett internationellt lag.

Nanopartikelradiosensibilisatorer är föreningar i nanoskala, består vanligtvis av sällsynta metaller som belagt guld, platina, eller gadolinium. Alternativa sensibilisatorer kan göras av kolbaserade nanostrukturer, såsom fullerener eller nanorör, förutsatt att de är biokompatibla och icke-toxiska. Tidigare studier har visat att guld- och platinananopartiklar producerar ett stort antal elektroner via plasmonexcitationsmekanismen. När det gäller en kolnanopartikel, detta fenomen ger elektroner med högre energi än rena metaller, vilket inducerar större biologisk skada.

I den här studien, författarna analyserade spektra av sekundära elektroner som emitteras från en kolnanopartikel bestående av fullerit, en kristallin form av C60 fulleren, bestrålas av en jonstråle bestående av snabba protoner. De kvantifierade elektronutbytet i ett brett kinetisk energiområde, med flera olika teoretiska och numeriska ansatser. De fann att ett medium med en inbäddad kolnanopartikel resulterar i ett antal lågenergielektroner flera gånger högre än det som emitteras av rent vatten. Detta kan leda till utvecklingen av nya typer av sensibilisatorer som består av metalliska och kolbaserade delar.