حال ہی میں، کیوبیک یونیورسٹی کے محققین نے نیشنل ریسرچ کونسل آف کینیڈا (INRS) میں ایڈوانسڈ لیزر لائٹ سورس لیبارٹری میں ایک کامیاب تجربہ کیا، جس میں کینسر کی ریڈی ایشن تھراپی کے لیے الٹرا فاسٹ لیزر ٹیکنالوجی کے امید افزا استعمال کا مظاہرہ کیا گیا۔
"ہم نے پہلی بار یہ ظاہر کیا ہے کہ بعض حالات میں، محیطی ہوا پر مضبوطی سے مرکوز ایک لیزر بیم الیکٹرانوں کو MeV (میگا الیکٹران وولٹ) توانائی کی حد تک تیز کر سکتی ہے، جو وہی توانائی ہے جو کینسر کی شعاعوں میں استعمال ہونے والے کچھ ریڈی ایٹرز کی طرح ہے۔ تھراپی." Franois Légaré، INRS کے پروفیسر اور ایڈوانسڈ لائٹ سورسز لیبارٹری (ALLS) کے سائنسی رہنما نے کہا۔
ملیجول (mJ) سطح، فیمٹوسیکنڈ (fs)، انفراریڈ (IR) لیزر کے کئی چکروں کو مضبوطی سے مرکوز کرکے، محققین محیطی ہوا میں رشتہ دار الیکٹران بیم تیار کرتے ہیں اور 0.15 تک کی اعلی خوراک کی شرح حاصل کرتے ہیں۔ فی سیکنڈ (Gy/s)۔ ماحول کے دباؤ پر، ان کی لیزر کی شدت 1 × 1019 واٹ فی مربع سینٹی میٹر (W/cm-2) تک پہنچ گئی۔ ٹیم نے نتیجے میں الیکٹران بیم کی پیمائش کی اور پایا کہ اس کی زیادہ سے زیادہ توانائی 1.4 MeV تک ہے۔
ٹیم نے دکھایا کہ کس طرح لیزر کی سخت فوکس، لمبی طول موج، اور شارٹ سائیکل پلس کا دورانیہ یکجا ہو کر فوکسڈ لیزر بیم پر بی انضمام کے اثر کو محدود کرتا ہے۔ آئنائز ایبل فوکل والیوم میں ہوا کے مالیکیولز کی اعلی کثافت اہم کثافت کے قریب پلازما بنانے کے لیے کافی ہے، جو لیزرز سے الیکٹران تک اعلیٰ تبدیلی کی کارکردگی فراہم کرتی ہے۔ تین جہتی پارٹیکل ان سیل سمیلیشنز کے ذریعے، محققین نے اس بات کی تصدیق کی کہ ایکسلریشن میکانزم نسبتا پر مبنی ہے، اس میں بڑے پیمانے پر حرکت کی صلاحیت ہے، اور نظریاتی طور پر ناپے گئے الیکٹران توانائیوں اور بکھرنے کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے۔
تجرباتی سیٹ اپ کی منصوبہ بندی: الٹرا شارٹ اورکت لیزر لائٹ کی دالیں ارد گرد کی ہوا پر مضبوطی سے مرکوز ہوتی ہیں، جس سے آئنائزنگ تابکاری کی زیادہ مقدار پیدا ہوتی ہے۔
محققین کا خیال ہے کہ اس لیزر سے چلنے والے الیکٹران ماخذ کی طاقت اس کی سادگی سے پیدا ہوتی ہے۔ ارد گرد کی ہوا میں ایک واحد فوکسڈ آپٹک ایک الیکٹران بیم بنا سکتا ہے جو ایک سیکنڈ سے بھی کم وقت میں ایک میٹر دور کھڑے شخص کو ایک سال کی تابکاری کی خوراک فراہم کرتا ہے۔ کسی پیچیدہ سیٹ اپ یا ویکیوم چیمبر کی ضرورت نہیں ہے، یہ طریقہ الٹرا فاسٹ MeV الیکٹران ذرائع پیدا کرنے کی ضروریات کو کم کرکے بہت سے شعاع ریزی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتا ہے۔
لیزر ٹکنالوجی میں ترقی نے لیزر ویک فیلڈ ایکسلریشن کو فعال کیا ہے - ایک ایسا عمل جو الیکٹرانوں کو بہت کم وقت میں پلازما پیدا کرکے تیز توانائیوں کی طرف لے جاتا ہے - ایم جے کلاس سسٹمز کے ساتھ درمیانی انفراریڈ میں کام کرنے کے لیے MeV الیکٹران کے اعلی ذرہ بہاؤ پیدا کرنے کے لیے۔ جسے ریڈیو بائیولوجی ریسرچ میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، ان ہائی انرجی لیزر سے چلنے والے الیکٹران ذرائع کو ویکیوم چیمبرز میں پیچیدہ اور بھاری تنصیبات کی ضرورت ہوتی ہے، جو بیم تک رسائی کو محدود کرتے ہیں۔
لیزر سے چلنے والے MeV الیکٹران ذرائع کینسر کے علاج کے لیے نئے طریقے فراہم کر سکتے ہیں، جیسے کہ FLASH تابکاری تھراپی، ٹیومر کے علاج کا ایک طریقہ جو روایتی تابکاری تھراپی کے خلاف مزاحم ہیں۔ فلیش تھراپی کے ساتھ، تابکاری کی زیادہ مقدار منٹوں کے بجائے مائیکرو سیکنڈ میں پہنچائی جا سکتی ہے۔ ترسیل کی یہ رفتار ٹیومر کے ارد گرد صحت مند بافتوں کو تابکاری کے اثرات سے بچانے میں مدد دیتی ہے۔ اگرچہ FLASH کے اثرات کو پوری طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے، سائنسدانوں کا خیال ہے کہ FLASH صحت مند بافتوں کی تیزی سے ڈی آکسیجنیشن کا سبب بن سکتا ہے، جس سے تابکاری کے لیے بافتوں کی حساسیت کم ہو جاتی ہے۔
تین مختلف لیزر پلس انرجیوں کے لیے فوکل پوائنٹ سے فاصلے کے فنکشن کے طور پر ماپا ہوا ریڈی ایشن ڈوز ریٹ (لوگارتھمک اسکیل)۔
"کوئی مطالعہ ابھی تک فلیش اثر کی نوعیت کی وضاحت کرنے میں کامیاب نہیں ہو سکا ہے،" محقق سائمن ویلیئرز نے کہا، "تاہم، FLASH ریڈی ایشن تھراپی میں استعمال ہونے والے الیکٹران کے ماخذ میں ایسی ہی خصوصیات ہیں جو ہم لیزر کو محیطی ہوا پر توجہ مرکوز کرکے پیدا کرتے ہیں۔ ایک بار جب تابکاری کے ذرائع کو بہتر طور پر کنٹرول کیا جاتا ہے، مزید مطالعہ ہمیں فلیش اثر کی وجوہات کی تحقیقات کرنے اور بالآخر کینسر کے مریضوں کے لیے بہتر تابکاری تھراپی فراہم کرنے کی اجازت دے گا۔"
محققین کا خیال ہے کہ ایم جے کلاس میں اعلی اوسط پاور لیزرز کی مسلسل ترقی کے ساتھ ان کے نقطہ نظر کی توسیع پذیری میں اضافہ ہوگا۔ لیزر ذرائع کی تیز رفتار ترقی، دستیاب نبض کی توانائیوں اور تکرار کی شرحوں کو ہدف بناتے ہوئے، INRS تکنیک کو اعلی الیکٹران توانائیوں اور بڑی خوراک کی شرحوں تک بڑھانے کی اجازت دے سکتی ہے۔
محققین نے حفاظت کی اہمیت پر بھی زور دیا جب ارد گرد کی ہوا پر مضبوطی سے مرکوز لیزر بیم سے نمٹنے کے لیے۔ جب تابکاری کے منبع کے آس پاس کی پیمائش کی گئی تو، ٹیم نے الیکٹرانوں سے تابکاری کی خوراک کی شرح کا مشاہدہ کیا جو روایتی تابکاری تھراپی میں استعمال ہونے والوں سے تین سے چار گنا زیادہ تھے۔
"الیکٹرانز کی مشاہدہ شدہ توانائی (MeV) انہیں ہوا میں 3 میٹر سے زیادہ یا جلد کے نیچے چند ملی میٹر حرکت کرنے کی اجازت دیتی ہے،" Vallières نے کہا، "جس سے لیزر روشنی کے ذریعہ استعمال کرنے والوں کے لیے تابکاری کا خطرہ ہوتا ہے۔ یہ تابکاری خطرہ لیبارٹری میں محفوظ طریقوں کو نافذ کرنے کا ایک موقع ہے۔"
