In this project, we propose to simultaneously perform dosimetry measurements using real-time on-chip methods and evaluate the biological effects of FLASH-RT induced by either VHEE or conventional X-ray radiation on melanoma cells grown on the same miniaturized lab-on-chip device. Specifically, the main goals of the project are to determine FLASH irradiation dose of either VHEE obtained by a PW laser-driven electron acceleration in gas or by X-ray radiation using conventional radiation sources and to evaluate cancer cells response to the applied dose (reactive oxygen species production, DNA double-strand breaks generation, cell proliferation). This will be performed in a miniaturized chip housing both cell cultures and dosimetry elements. Secondary project aims will consist of (i) developing new X-ray or electron radiation calibration assays for the eventual determination of FLASH dose and (ii) the development of a tumor-on-chip model consisting of co-cultures of melanoma and normal tissue cells. Finally, we propose a correlation analysis between FLASH irradiation and dose-response effect on the tumor and normal tissue cells, respectively.

2020 - Optimization of irradiation set-ups and microchip validation;

2021 - Protocols and irradiation experiments on cancer cells: dosimetry calibration;

2022 - Comparative studies with FLASH irradiation and effects on cancer cells: VHEE vs X ray;

2023 - FLASH irradiation on cancer cells: dose effect.

În acest proiect propunem desfășurarea unor măsurători simultane de dozimetrie utilizând metode de analiză în timp real în timpul iradierii FLASH-RT cu VHEE sau raze X și evaluarea efectelor biologice asupra celulelor canceroase de tip melanom crescute în aceleași dispozitive miniaturale de tipul lab-on-chip. Concret, scopurile principale ale proiectului sunt determinarea dozei de iradiere FLASH a radiațiilor VHEE rezultate în urma accelerării electronilor la interacția fasciculelor laser ultra-intense cu mediu gazos sau a radiațiilor de raze X obținute folosind surse convenționale și, respectiv, evaluarea răspunsului celular la valoarea dozei aplicate (producție de specii reactive de oxigen, generare de rupturi dublu-catenare ale ADN-ului, proliferare celulara). Aceste experimente vor fi efectuate într-un dispozitiv miniatural ce găzduiește culturile celulare și elementele de evaluare dozimetrică. Alte ținte ale proiectului constau în (i) dezvoltarea unor metode noi de calibrare a radiațiilor de raze X și, respectiv, de electroni, pentru determinarea dozei de iradiere de tip FLASH și (ii) dezvoltarea unui model tumor-on-chip constituit din co-culturi de celule sănătoase alături de celule canceroase. În final, ne propunem sa corelam nivelul dozei de iradiere FLASH cu efectul ei asupra celulelor tumorale și respectiv sănătoase.

2020 - Optimizarea montajului experimental de iradiere si validarea microcipului;

2021 - Protocoale si experimente de iradiere pe celule tumorale: calibrari dozimetrice;

2022 - Studii comparative ale efectelor iradierilor FLASH asupra celulelor tumorale: VHEE vs radiatie X;

2023 - Iradieri FLASH ale celulelor tumorale: efectul dozei.