电离辐射被广泛的应用于疾病的诊断与治疗。在肿瘤的放射治疗中，过量或不足的电离辐照（如：X射线）剂量都可能危及患者。目前，人们开发了一系列的X射线剂量计用于离辐射剂量监测。然而，传统的热释光剂量计读出繁琐、耗时久且在辐照后存在信号衰减，样品间存在差异等问题。半导体剂量计则存在能量依赖性。辐射致变色薄膜虽然被广泛的应用于临床，但它的辐照后等待时间长。水凝胶是一种高含水量，具有三维交联网状结构的高分子材料，它表现出良好的组织等效性。电离辐射诱导聚合的水凝胶剂量计得到了广泛应用，但辐照后不能立即使用，通常还需要利用一些大型设备如MRI，CT来检出。因此，研制出一种新型的水凝胶剂量计，不受剂量率和能量依赖，不需要辐照后等待时间，操作简单快速、成本低廉就显得尤为重要。

近期，苏州大学放射医学与辐射防护学院国家重点实验室胡亮副教授、王仁生博士与上海交通大学附属第九人民医院樊文慧（你的职务），浙江大学附属第一人民医院李文翔等，以“Fluorescent Nanogel Sensors for X-Ray Dosimetry”为题发表在国际化学权威杂志ACS Sensors（一区 IF=7.333）上报道了水凝胶剂量计相关成果（DOI: 10.1021/acssensors.1c00204）。论文的第一作者是苏州大学放射医学与辐射防护学院硕士研究生姜丽。

研究的主要内容介绍:

本工作主要基于氨基苯基荧光素（APF）修饰的聚丙烯酰胺纳米水凝胶，用于电离辐射剂量测量。当凝胶受到电离辐射时，APF会与电离辐射产生的羟基自由基生成一种强荧光物质，且随着电离辐射剂量的增加荧光强度也随之增加。因此，X射线的剂量可通过测量凝胶传感器产生的荧光强度来检测，其响应机制如图1。

图1 水凝胶剂量计（a）响应机制图，(b)荧光激发/发射光谱图，（c）不同剂量下的

（c）荧光发射光谱图，(d)荧光强度线性拟合图。

在0-15 Gy内，该凝胶剂量计的荧光强度与辐照剂量呈线性关系，最低检测下限为0.5 Gy，剂量计还具有很好的时间稳定和温度稳定性。有意思的是，由于该剂量计具有纳米级尺寸和Zeta正电位，研究者成功将其用于A549细胞剂量测量。此外，在临床X-射线辐照仪下，剂量计能够测量眼部体膜不同位置处剂量大小，与TPS误差小（图2）。该结果也表明，凝胶剂量计不受X射线能量（160kVp和6MV）和剂量率（1.177和6 Gy/min）的影响，因此展现出极好的临床应用前景。

图2. 眼部体膜剂量测量（a）搭建与(b)主要结果。

小结：本工作开发了一种基于纳米荧光水凝胶的X射线辐射剂量计，其可以用于测量电离辐射剂量，无需辐照后等待时间，操作简单快速、成本低廉，有望应用于临床剂量验证。Li Jiang, Wenxiang Li, Jing Nie, Rensheng Wang*, Xinjian Chen, Wenhui Fan*, and Liang Hu*，ACS Sens. 2021, DOI: 10.1021/acssensors.1c00204