Affordable, UV-, heat- and water-resistant radiochromic film composed of diacetylenes having chromophoric groups

由具有发色基团的丁二炔组成的经济实惠、抗紫外线、耐热和防水的放射变色薄膜

基本信息

  • 批准号:
    10601369
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-01 至 2023-04-02
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary: Self-developing, instant radiochromic films based on the solid-state polymerization of diacetylenes (R-C≡C-C≡C- R’, where R and R’ are substituent groups) are used for measuring radiation therapy dose. Currently available radiochromic films, e.g., the GafChromicTM EBT films from Ashland (Bridgewater, NJ, USA), have many drawbacks such as they are very expensive, sensitive to water and ambient UV light, requiring cold storage and shipping, a short shelf-life, delamination of the coating if bent sharply or cut, non-uniform coating requiring a yellow dye for thickness correction, etc. These shortcomings have prevented their broader use in radiation therapy clinics. Hence, there is a strong need for more economical radiochromic films, which do not have the drawbacks of commercially available radiochromic films. One of the principal investigators, G.N. Patel, is one of the early pioneers in the field of diacetylenes and is still active in the field. His company, JP Laboratories, Inc., has developed radiation dosimeters and radiochromic films for radiation protection and other non-medical applications. Utilizing his extensive experience in diacetylene chemistry and synthesis, we will synthesize a class of diacetylenes, which have a chromophoric group as a substituent group, e.g., R = (CH2)n-OCONH-(CH2)n-A, where n=1-4, A is a light yellow color chromophoric group. The chromophoric diacetylenes (CD) will be produced by reacting diacetylene diols with chromophoric isocyanates. Then, CD-based emulsion, a coating formulation, will be prepared and uniformly coated on a polyester film substrate to create a CD film. Diacetylene diols are significantly less expensive than those used to make GafChromicTM films. The radiochromic films made from chromophoric diacetylenes, the CD film, will have none of the drawbacks of GafChromicTM films. The chromophoric group will absorb UV light. Hence the CD film will not develop color upon exposure to ambient UV light. The CD film will not require a yellow marker for the thickness correction because the CD is yellow. Diacetylenes with urethane (- OCONH-) functionality usually have a higher melting point (above 100°C), resulting in a longer shelf-life, and are not affected by water/humidity. Because of the high melting point of CD, the CD film can be briefly heated to eliminate the post-irradiation change of measured dose, allowing an instant reading of the radiation dose. In the first stage of the project, small quantities of chromophoric diacetylenes will be synthesized, inks/emulsions made of CD will be coated on a substrate to make the radiochromic films, and the prototype films will be evaluated. The best performing CD film will be selected, and a sufficient quantity of the film will be made for the extensive evaluation for radiation therapy applications. In the second stage, the chosen CD film will be assessed for the effect of dose, dose rate, energy, UV light, water/humidity, and heat (shelf-life). JP Labs and the University of Minnesota facilities are fully equipped to carry out the proposed work.
项目概要: 基于丁二炔固态聚合(R-C=C-C=C-)自行开发的即时放射变色薄膜 R',其中R和R'是取代基)用于测量放射治疗剂量。 放射变色薄膜,例如来自 Ashland(美国新泽西州布里奇沃特)的 GafChromicTM EBT 薄膜,具有许多优点 诸如它们非常昂贵、对水和环境紫外线敏感、需要冷藏和 运输,保质期短,如果急剧弯曲或切割,涂层会分层,涂层不均匀,需要 用于厚度校正等的黄色染料。这些缺点阻碍了它们在辐射中的更广泛应用 因此,治疗诊所强烈需要更经济的放射变色胶片,而这些胶片不具备这种能力。 市售放射变色薄膜的缺点之一,G.N. 他的公司 JP Laboratories, Inc. 是丁二炔领域的早期先驱,并且仍然活跃在该领域。 开发了用于辐射防护和其他非医疗的辐射剂量计和放射变色薄膜 利用他在丁二炔化学和合成方面的丰富经验,我们将合成一类。 具有发色基团作为取代基的丁二炔,例如,R = (CH2)n-OCONH-(CH2)n-A, 其中n=1-4,A是浅黄色发色基团,将产生发色丁二炔(CD)。 然后,将丁二炔二醇与发色异氰酸酯反应,得到基于 CD 的乳液,即涂料配方。 将制备并均匀地涂覆在聚酯薄膜基材上以形成二乙炔二醇。 比用于制造 GafChromicTM 薄膜的放射变色薄膜便宜得多。 发色丁二炔 CD 薄膜不会有 GafChromicTM 薄膜的任何缺点。 发色基团会吸收紫外线,因此 CD 胶片在暴露于环境紫外线时不会显色。 CD 胶片不需要黄色标记来进行厚度校正,因为 CD 是黄色的。 具有氨基甲酸酯 (-OCONH-) 官能团的二乙炔通常具有较高的熔点(高于 100°C),从而产生 具有较长的保质期,并且不受水/湿度的影响。由于CD的熔点较高,因此CD。 胶片可以短暂加热,以消除测量剂量的照射后变化,从而实现即时读数 在该项目的第一阶段,将产生少量发色丁二炔。 合成后,将由CD制成的油墨/乳液涂覆在基材上以制成放射致变色薄膜,并且 将评估性能最好的 CD 胶片,并提供足够数量的胶片。 在第二阶段,将制作胶片用于放射治疗应用的广泛评估。 将评估 CD 胶片的剂量、剂量率、能量、紫外线、水/湿度和热(保质期)的影响。 JP 实验室和明尼苏达大学的设施完全适合开展拟议的工作。

项目成果

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