Российские учёные создали аэрогель для защиты от нейтронного излучения

Группа пущинских учёных Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с коллегами из Москвы, Санкт-Петербурга и Венгрии разработала аэрогель, способный защищать пациента от воздействия нейтронного излучения, применяемого при терапии онкологических заболеваний.

В разработке материала приняли участие исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино, Московская область), Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (Москва), Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова (Санкт-Петербург), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Москва) и Института физики твёрдого тела (Будапешт, Венгрия).

  Аэрогель на основе кластерных анионов бора и диоксида кремния лёгкий и нетоксичный, обладает крайне низкой плотностью (всего 80 мг/см³, что в 12 раз меньше плотности воды), легко формуется и не проявляет токсических свойств. Учёные отметили, что ключевую роль в данном материале играет именно бор: в аэрогеле из чистого диоксида кремния нейтроны останавливаются лишь на очень большой глубине — до 40 м. Добавка же всего 1% бора превращает вещество в эффективный барьер на пути нейтронов — в таком соединении ядерные частицы «вязнут» уже на глубине 1—10 см.

Новый материал может защищать пациентов от нейтронного излучения, применяемого при терапии онкологических заболеваний. В основе такого лечения лежит насыщение раковых клеток изотопами бора-10 и облучение опухоли пучком нейтронов. Ядра атомов бора способны эффективно поглощать нейтроны, во время поглощения происходит ядерная реакция, энергия которой уничтожает раковую клетку, не повреждая окружающие ткани. Однако нейтронное излучение может затрагивать и здоровые ткани пациентов. Поэтому во время терапии необходимо использовать специальную защиту, способную поглощать избыточное излучение.

В будущем исследователи намерены применить свои разработки для создания новых защитных покрытий, которые можно будет использовать не только в медицине, но и в промышленности.