BeO-OSL detectors for dose measurements in cell cultures

Summary

Aim: The absorbed dose is an important parameter in experiments involving irradiation of cells in vitro with unsealed radionuclides. Typically, this is estimated with a model calculation, although the results thus obtained cannot be verified. Generally used real-time measurement methods are not applicable in this setting. A new detector material with in vitro suitability is the subject of this work. Methods: Optically-stimulated luminescence (OSL) dosimeters based on beryllium oxide (BeO) were used for dose measurement in cell cultures exposed to unsealed radionuclides. Their qualitative properties (e. g. energy-dependent count rate sensitivity, fading, contamination by radioactive liquids) were determined and compared to the results of a Monte Carlo simulation (using AMOS software). OSL dosimeters were tested in common cell culture setups with a known geometry. Results: Dose reproducibility of the OSL dosimeters was ± 1.5%. Fading at room temperature was 0.07% per day. Dose loss (optically-stimulated deletion) under ambient lighting conditions was 0.5% per minute. The Monte Carlo simulation for the relative sensitivity at different beta energies provided corresponding results to those obtained with the OSL dosimeters. Dose profile measurements using a 6 well plate and 14 ml PP tube showed that the geometry of the cell culture vessel has a marked influence on dose distribution with ¹⁸⁸Re. Conclusion: A new dosimeter system was calibrated with β-emitters of different energy. It turned out as suitable for measuring dose in liquids. The dose profile measurements obtained are suitably precise to be used as a check against theoretical dose calculations.

Zusammenfassung

Ziel: Bei der Zellkulturbestrahlung mit offenen Radionukliden ist die Bestimmung der absorbierten Dosis wichtig. Typischerweise geschieht das mit einer Modellberechnung. Die bekannten Messmethoden sind nicht praktikabel zur Verifikation einsetzbar. Ein neues Detektormaterial mit In-vitro-Tauglichkeit soll in dieser Arbeit untersucht werden. Methoden: Optisch-stimulierte- Lumineszenz(OSL)-Dosimeter mit Berylliumoxid (BeO) dienen zur Dosimetrie von In-vitro- Bestrahlungen mit offenen Radionukliden. Dabei werden die Eigenschaften der OSL-Dosimeter (wie Ansprechvermögen in Abhängigkeit von der β-Energie, Fading, Kontaminationen in Flüssigkeiten) bestimmt. Mit Hilfe einer Monte- Carlo-Simulation (Programmcode AMOS) wird das gemessene Ansprechvermögen verglichen. An relevanten Zellkulturbestrahlungsgeometrien wird die OSL-Dosimetrie getestet. Ergebnisse: Die Dosisreproduzierbarkeit der OSLDosimeter zur Kalibrierung beträgt ± 1,5%. Das Fading bei Raumtemperatur beträgt 0,07%/d. Der Dosisverlust (Lichtempfindlichkeit) bei Raumbeleuchtung beträgt 0,5%/min. Das gemessene Ansprechvermögen bei verschiedenen β-Energien ist mit der Monte-Carlo-Simulation verifizierbar. Dosisprofilmessungen an 6-Well- MWP und 14-ml-PP-Tube mit ¹⁸⁸Re zeigen regionale Unterschiede und belegen, dass die Gefäßgeometrie einen starken Einfluss auf die Dosisverteilung für eine Zellbestrahlung hat. Schlussfolgerung: Ein neues Dosimetersystem wurde mit β-Strahlern unterschiedlicher Energie in Lösung kalibriert. Das OSL-Dosimeter besitzt geeignete Eigenschaften für die Dosismessung in Flüssigkeiten. Die Dosisprofilmessungen sind genau und differenziert genug, um theoretische Berechnungen überprüfen zu können.

Keywords

BeO - OSL - β-dosimetry - in vitro dosimetry

Schlüsselwörter

BeO - OSL - In-vitro-Dosimetrie - Betadosimetrie

• Literatur

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