Radioterapia oparta ASE (amplified spontaneous emission)?

[Jarek Duda 137]

Podczas gdy jest oczywiste że "laser powoduje ekscytację celu", symetria CPT wymaga też scenariusza "laser powoduje deekscytaję celu" - co rzeczywiście jest obserwowane i używane np. jako stymulowana emisja w mikroskopie STED ( https://en.wikipedia.org/wiki/STED_microscopy ), czy tzw. "backward ASE" (amplified spontaneous emission) we wzmacniaczach optycznych np. EDFA.

Te dwie przyczynowości prawdopodobnie można rozdzielić np. izolatorem optycznym (do sprawdzenia jak poniżej z https://arxiv.org/pdf/2409.15399 ), co więcej ta pierwsza jest ograniczona przez ilość atomów do ekscytacji po drodze, więc druga powinna być przez ilość atomów do deekscytacji (wzbudzonych) - tych drugich jest znacznie mniej, sugerując znacznie lepszą przeźroczystość (do sprawdzenia).

Zastanawiając się nad zastosowaniami takiego efektu ASE: "laser powoduje deekscytaję celu", radioterapia wydaje się dość obiecująca, szczególnie jeśli potwierdzi się znacznie lepsza przeźroczystość - np. możnaby przeciąć wiele takich wiązek w tkance nowotworowej, tak żeby ją uszkodzić w sposób niegroźny dla pośrednich tkanek.

Więc załóżmy że możemy wzmacniać konkretny rodzaj deekscytacji (ASE) np. w tkance nowotworowej - w jaki mechanizm możnaby celować żeby ją uszkodzić?

Jeden pomysł to próbować skracać czas życia ATP - pewnie może się rozpadać z produkcją fotonów, którą moglibyśmy próbować wzmacniać ASE żeby przyśpieszyć rozpad. Gdyby się udało, nie tylko moglibyśmy zagłodzić takie komórki, ale też uwalnialibyśmy tą energię jako termiczną - lokalnie podgrzewając. Szukam artykułów np. o degradacji ATP, ale bardzo ciężko coś znaleźć (?)

Bardziej subtelne to próba ingerencji w jakieś cykle metaboliczne, próbując wymusić deekscytację kluczowych pośrednich stanów ... ale to są raczej szerokie spektra - trudno precyzyjnie celować.

Jakieś inne pomysł uszkodzenia tkanki efektem ASE?

[l_smolinski 29]

Sorry za to głupie pytanie... W sensie fizycznym czy ta deescytacja atomu to nie jest pewien wariant laser cooling?

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_cooling

Tylko w zmniejszaniu Ek za pomocą Dopplera nia ma nic ciekawego chyba.

Bardziej mi chodzi o te pułapki laserowe co obniżają energie atomów tworząc KBE:

https://arxiv.org/abs/1110.3439  

https://en.wikipedia.org/wiki/Sisyphus_cooling

Ja to rozumiem tak, że tam masy atomu udaje się zmniejszyć. Czyli Ep w ogólności. Mówiąc prościej, atomy słabiej oddziaływają grawitacyjnie. 

Edytowane 5 listopada przez l_smolinski

[Jarek Duda 137]

Nie, laser cooling to absorpcja z lekko przesuniętą energią.

Stymulowaną emisję najlepiej widać w mikroskopie STED: https://en.wikipedia.org/wiki/STED_microscopy

Podstawowe pytanie dla radioterapii to czy można rozdzielić absorpcję i stymulowaną emisje? Jest kilka argumentów że tak, np. izolatorem optycznym, lub używając promieniowania synchrotronowego.

[l_smolinski 29]

Edytowałem, więc pewnie nie widziałeś co dopisałem:

 

32 minuty temu, l_smolinski napisał:

Bardziej mi chodzi o te pułapki laserowe co obniżają energie atomów tworząc KBE:

https://arxiv.org/abs/1110.3439  

https://en.wikipedia.org/wiki/Sisyphus_cooling

Ja to rozumiem tak, że tam masy atomu udaje się zmniejszyć. Czyli Ep w ogólności. Mówiąc prościej, atomy słabiej oddziaływają grawitacyjnie. 

No i tam chyba powłoki elektronowe zajmują mniejszy obszar(?)

 

Cytat

Repeated cycles of this nature convert kinetic energy to potential energy, and this potential energy is lost via the photon emitted during optical pumping.

No i czy to Ep spada poniżej wartości bazowej? 

No i to mi zawsze wyglądało na coś znaczącego:

https://en.wikipedia.org/wiki/Raman_cooling

znaczy się energie otoczenia definiuje poziomy Ep atomów. Jednym słowem gdyby próżnia miała inną energię to byśmy mieli inną fizykę cząstek. No i może gdzieś tam w przestrzeni naszego wszechświata tak jest.

Tak tylko się rozmarzyłem   

Edytowane 5 listopada przez l_smolinski

[Jarek Duda 137]

Widzę że dalej wszystkie oparte na absorpcji, a pomysł tutaj to użyć do radioterapii jego CPT analog: stymulowaną emisję/ASE ... do chłodzenia też mam pomysły.

Wpływa tylko na wzbudzone stany, więc powinna mieć znacznie lepszą transparencję niż absorpcja - skupiamy wiele takich wiązek w nowotworze, zwiększając lokalnie np. degradację ATP o 1000% prawdopodobnie zabijając komórki ... a dla tkanek pośrednich o kilka procent, czego nie powinny nawet zauważyć.

Czyli porównywane do radioterapii protonowej, tylko bez radiacji - bezpieczniejsze ... i ze 100x tańsze, urządzenie do gabinetu a nie cały budynek.

Pewnie medycznych zastosowań będzie pełno, też np. jakieś choroby metaboliczne, etc.

[peceed 127]

W dniu 5.11.2024 o 06:11, Jarek Duda napisał:

Podczas gdy jest oczywiste że "laser powoduje ekscytację celu", symetria CPT wymaga też scenariusza "laser powoduje deekscytaję celu

Tylko przy inwersji obsadzeń. Symetria CPT wyjaśnia działanie lasera (klasyczne rozumowanie ignoruje CP), ale niczego nie wymaga ponad znane wszystkim fakty z działania tych urządzeń.

W dniu 5.11.2024 o 06:11, Jarek Duda napisał:

Te dwie przyczynowości

Nie ma żadnych dwóch przyczynowości.
Gdzieś tam w głowie kolegi powstała chora idea, że każde zjawisko w każdej skali można poddać symetrii CPT, i musi być często obserwowalne, nawet jeśli miałoby zmniejszać entropię.

 

Możemy rozpatrzeć rozpad radioaktywny beta minus: leci sobie elektron, i w zupełnie przypadkowym momencie, bez żadnego powodu, nagle zamienia się w proton emitując elektron i antyneutrino elektronowe.
Po odwróceniu czasu mamy sytuację w której lecą sobie elektron i antyneutrino elektronowe, w jednym momencie trafiając w przelatujący proton i tworząc neutron.
Zjawisko jest wysoce deterministyczne a moment powstania neutronu jest dobrze określony.
To by było na tyle w kwestii "odwracania przyczynowości".
Warto też zauważyć, że entropia trzech cząsteczek jest większa niż jednej. Zjawisko odwrotne jest zmniejsza entropię, ale taka konfiguracja cząsteczek akurat spotykających się w jednym punkcie jest skrajnie mało prawdopodobona, ilustrując tezę że spadek entropii jest skrajnie mało prawdopodobny nawet na poziomie mikroświata.

W dniu 5.11.2024 o 06:11, Jarek Duda napisał:

Jeden pomysł to próbować skracać czas życia ATP - pewnie może się rozpadać z produkcją fotonów, którą moglibyśmy próbować wzmacniać ASE żeby przyśpieszyć rozpad.

Nie bardzo chce - przyroda tak sobie to wymyśliła, że musi nastąpić transport elektronów.

W dniu 5.11.2024 o 20:44, Jarek Duda napisał:

Wpływa tylko na wzbudzone stany, więc powinna mieć znacznie lepszą transparencję niż absorpcja

Przez tkanki lecą fizyczne fotony o określonych długościach fali które nie bardzo chcą nabyć magicznych właściwości zmieniających ich oddziaływanie z materią na skutek zmiany nazwy eksperymentu w jakim uczestniczą.

 

Edytowane 23 godziny temu przez peceed

[Astro 31]

Wszystko fajnie, zgadzam się, ale to:

1 godzinę temu, peceed napisał:

Możemy rozpatrzeć rozpad radioaktywny beta minus: leci sobie elektron, i w zupełnie przypadkowym momencie, bez żadnego powodu, nagle zamienia się w proton emitując elektron i antyneutrino elektronowe.

nie zadziała, bo zasada zachowania ładunku... Gdyby tam wyleciały dwa elektrony i dwa antyneutrina, to już zapisać można, ale pewnie się zgodzimy, że z "rozpatrzeniem" (realizmem) raczej kiepsko. W drugą stronę będzie to już masakra.

1 godzinę temu, peceed napisał:

każde zjawisko w każdej skali można poddać symetrii CPT, i musi być często obserwowalne, nawet jeśli miałoby zmniejszać entropię

Tak, to jest fundamentalny problem Jarka z fizyką.

P.S. Oczywiście podwójny rozpad beta istnieje i nawet to mierzymy; chyba najszybszy to ¹⁵⁰Nd - jakieś 10000000000000000000 lat.

[peceed 127]

11 minut temu, Astro napisał:

nie zadziała, bo zasada zachowania ładunku... Gdyby tam wyleciały dwa elektrony i dwa antyneutrina, to już zapisać można, ale pewnie się zgodzimy, że z "rozpatrzeniem" (realizmem) raczej kiepsko. W drugą stronę będzie to już masakra.

Oczywiście neutron. Nie wiem czemu napisałem elektron... Tzn. wiem -  z powodu lasowania się mózgu :/

34 minuty temu, Astro napisał:

Tak, to jest fundamentalny problem Jarka z fizyką.

Mam jeszcze wrażenie że dodatkowym "koproblemem" jest traktowanie mechaniki kwantowej w sposób do bólu klasyczny i doszukiwanie się jakiejś obiektywnej i realistycznej struktury matematycznej pod spodem.

On nie traktuje formalizmu lagranżowskiego jako innej formy reprezentacji wiedzy apriorycznej o systemie fizycznym, tylko zaczyna utożsamiać z tą strukturą...
 

 

[Jarek Duda 137]

1 hour ago, peceed said:

Mam jeszcze wrażenie że dodatkowym "koproblemem" jest traktowanie mechaniki kwantowej w sposób do bólu klasyczny i doszukiwanie się jakiejś obiektywnej i realistycznej struktury matematycznej pod spodem.

Przecież cały czas piszę z perspektywy QFT (q od quantum dla wychowanych na Kaku), czyli zespołów Feynmanowskich 4D scenariuszy, fundamentalnie CPT symetryczne.

Wracając do powodowania deekscytacji zewnętrznego celu, to nie jest mój pomysł, tylko coś dobrze znanego np. z cyklów Rabiego, mikroskopu STED, wzmacniaczy optycznych - proponowałem tylko dyskusję innego zastosowania ... jednak zamiast krzty merytorycznej dyskusji, niestety można tutaj liczyć tylko na anonimowych trolli "nie znam się ale zjadę".

Przykładowo w Rabi na zmianę powodujemy ekscytację i deekscytację celu tym samym laserem ( https://en.wikipedia.org/wiki/Rabi_cycle ), to samo z perspektywy symetrii CPT ... no i analogiczną sytuację z takimi samymi wzorami znamy z wahadeł sprzężonych - z wymianą energii raz w jedną raz w drugą stronę ... w optyce dodatkowo mamy np. izolator optyczny - pozwalający zablokować fotony w wybranym kierunku - np. zezwalając tylko od celu do lasera - powodując tylko deekscytację ...

3 hours ago, peceed said:

Tylko przy inwersji obsadzeń. Symetria CPT wyjaśnia działanie lasera (klasyczne rozumowanie ignoruje CP), ale niczego nie wymaga ponad znane wszystkim fakty z działania tych urządzeń.

Bzdura (kolejny losowy cytat z Kaku?) - mamy równania absorpcji i stymulowanej emisji, dla tego drugiego wystarczy że N2 > 0 czyli że są tam wzbudzone atomy/molekuły ... dla radioterapii np. nośniki energii jak ATP.

https://en.wikipedia.org/wiki/Stimulated_emission#Mathematical_model

[peceed 127]

 

41 minut temu, Jarek Duda napisał:

w optyce dodatkowo mamy np. izolator optyczny - pozwalający zablokować fotony w wybranym kierunku - np. zezwalając tylko od celu do lasera - powodując tylko deekscytację

Właśnie to jest kompletną afizyczną brednią.
Jeśli do takich wniosków prowadzi kolegę jego zrozumienie fizyki przez perspektywę QFT, to mamy najlepszy dowód że ono nie działa.

41 minut temu, Jarek Duda napisał:

Wracając do powodowania deekscytacji zewnętrznego celu, to nie jest mój pomysł, tylko coś dobrze znanego np. z cyklów Rabiego, mikroskopu STED, wzmacniaczy optycznych - proponowałem tylko dyskusję innego zastosowania

Wszystko to przedstawia kolega przez pryzmat swoich "pomysłów" które nie działają.
Nie da się "powodować deekscytacji zewnętrznego celu", można jedynie wysłać fotony o określonej długości fali.
Zwłaszcza że mowa o skalach makro ludzkiego organizmu - więc nawet gdyby jakimś cudem udało się coś uzyskać w obwodach fotonicznych, to i tak nie dałoby wyskalować zjawiska (nie uważam że to możliwe, po prostu ma kolega podwójnie nierealistyczną perspektywę)  .
Myślę że dość rzeczowo wyjaśniłem też sytuację, że ATP nie jest jakąś wzbudzoną cząsteczką która spontanicznie wysyła fotony, tylko musi dojść do reakcji chemicznej.
Jak rozumiem chciałby sobie kolega wysłać wiązkę światła jednego koloru, potem światłu drugiego koloru i na ich przecięciu miałoby dojść do magicznego zjawiska zabijania komórek ciała...

Zdradzę koledze sposób - można stworzyć odpowiednio przygotowane trucizny które by działały przez podwójną fotoaktywację.

52 minuty temu, Jarek Duda napisał:

Bzdura (kolejny losowy cytat z Kaku?) - mamy równania absorpcji i stymulowanej emisji, dla tego drugiego wystarczy że N2 > 0 czyli że są tam wzbudzone atomy/molekuły ... dla radioterapii np. nośniki energii jak ATP.

Tylko co nam po stymulowanej emisji o intensywności mniejszej od absorpcji?
Oczywiście wiem, że magiczna emisja cpt miała działa inaczej i nie byłoby to problemem, ale nie działa.

58 minut temu, Jarek Duda napisał:

niestety można tutaj liczyć tylko na anonimowych trolli "nie znam się ale zjadę"

To niech kolega uderza od drugiej strony i zagada fizycznych celebrytów.
Numer jeden to obecnie Andrzej Dragan, kiedy troll to dość subtelny.
Na ile widziałem kilka jego produkcji - nie tylko ogarnia fizykę znacznie lepiej od kolegi, ale wystarczająco dobrze aby zjechać kolegę w całości profesjonalnie.
W sumie to dobry pomysł.

Edytowane 19 godzin temu przez peceed

[Jarek Duda 137]

4 hours ago, peceed said:

Właśnie to jest kompletną afizyczną brednią.

https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_isolator - nauczony na popularnonaukowych nazwie to afizyczną brednią ponad chłopski rozum, ale jest to standardowy sprzęt przepuszczający fotony tylko w jednym kierunku.

W standardowych wzmacniaczach światłowodowych jak EDFA jest ich pełno (strzałki poniżej) - pozwalając na wymianę fotonów między sprzężonymi rezonatorami tylko w jednym kierunku - dlaczego odwrócony nie pozwoli tylko w drugim?

4 hours ago, peceed said:

Myślę że dość rzeczowo wyjaśniłem też sytuację, że ATP nie jest jakąś wzbudzoną cząsteczką która spontanicznie wysyła fotony, tylko musi dojść do reakcji chemicznej.

ATP ma zgromadzoną energię, którą zwykle wytraca przekazując innej molekule - w wyrafinowanych mechanizmach które wyewoluowały przez miliardy lat.

Ale standardowo molekuły nadmiarową energię wytracają albo przez zderzenia, albo fotony niosące różnicę energii - ewolucja może tylko spowalniać te naturalne drogi, a gdy istnieją to można je wzmacniać optycznie (stimulated emission/amplified spontaneous emission), jak np. w mikroskopie STED - gdzie jeden laser diodowy wzbudza (niebieska kropka), a drugi stymuluje deekscytację (czerwony donut) i zostaje malutka kropka (zielona) dla poprawienia rozdzielczości.

https://en.wikipedia.org/wiki/STED_microscopy

5 hours ago, peceed said:

Tylko co nam po stymulowanej emisji o intensywności mniejszej od absorpcji?

ATP zyskuje energię np. w wyniku rozkładu glukozy w mitochondriach - zasilając większość procesów w komórkach.

Gdyby optycznie jak w STED przyspieszyć jego degradację, z jednej strony zagładzalibyśmy komórkę, z drugiej uwalniali tą energią ATP jako termiczną lokalnie podgrzewając - radioterpia bez radiacji, trochę jak terapia fotodynamiczna tylko używająca naturalne molekuły komórki zamiast podawania kontrastu.

[Astro 31]

13 godzin temu, Jarek Duda napisał:

dlaczego odwrócony nie pozwoli tylko w drugim?

A próbowałeś? Deklarowana darowizna Nihilo prawie już Ci na to pozwala - serio, sprzęt coraz tańszy, wystarczy zainwestować nieco czasu w metodologię EMPIRII.

13 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Gdyby optycznie jak w STED przyspieszyć jego degradację, z jednej strony zagładzalibyśmy komórkę, z drugiej uwalniali tą energią ATP jako termiczną lokalnie podgrzewając

Wiesz w jakiej temperaturze następuje denaturacja białka? Generalnie "czarownice na stosach" ginęły, a nie zyskiwały na "cudownych mocach", ale co ja tam wiem.

[Jarek Duda 137]

Owszem aktywnie szukam realizacji wspomnianego testu, też zbierając w literaturze kolejne argumenty ... ale nie jest on trywialny, wymaga specjalistycznego sprzętu i doświadczenia którego nie posiadam - sam go nie zrobię.

Wzmacniając wybraną deekscytację jak w STED np. dla przyśpieszenia degradacji ATP, wzrost temperatury to jedna sprawa (szukając na szybko "Temperatures between 46°C and 60°C are associated with irreversible cellular damage"), druga to odebranie komórce energii kluczowej dla wielu procesów łącznie z utrzymaniem przy życiu (np. chyba mikrotubule rozpadają się bez energii w ATP).
Co więcej ta zależność powinna być mocno nieliniowa - podejrzewam że przyśpieszenia degradacji ATP o kilka procent komórka nawet by nie zauważyła (tkanki pośrednie), a o kilkaset powinno być zabójcze (tkanka celowana).

Ale oczywiście wszystko wymaga dużych badań i ATP to jest tylko pierwszy pomysł - pytanie o kolejne, ale też inne zastosowania np. próba inhibicji cyklów metabolicznych też dla leczenia innych schorzeń ...

[Astro 31]

7 minut temu, Jarek Duda napisał:

doświadczenia którego nie posiadam - sam go nie zrobię

KW jest WIELKA, ale obawiam się, że jednak Ci nie pomoże...

8 minut temu, Jarek Duda napisał:

"Temperatures between 46°C and 60°C are associated with irreversible cellular damage"

No. Jakieś 41 już nas zabija. (przy okazji do trumpowców, czyli tych, którzy kwestionują globalne ocieplenie )

9 minut temu, Jarek Duda napisał:

druga to odebranie komórce energii kluczowej dla wielu procesów łącznie z utrzymaniem przy życiu

Odebranie energii potrzebnej do utrzymania przy życiu? Jakiś dysonans poznawczy...

11 minut temu, Jarek Duda napisał:

Ale oczywiście wszystko wymaga dużych badań i ATP to jest tylko pierwszy pomysł

Nie obraź się Jarku, ale uderzanie w DUŻE PROJEKTY to naprawdę ciężka sprawa; zacząłbym od skromniejszych. No chyba, że masz bardzo CIĘŻKIE argumenty, ale raczej nie widzę...

13 minut temu, Jarek Duda napisał:

dla leczenia

To zawsze jest dobry argument, bo podatnik odczuwa empatię, ale w komisjach już tak łatwo nie przechodzi, bo kasa to kasa.

[Jarek Duda 137]

Odbieranie energii do życia tkance nowotworowej jest jednym z podejść onkoterapii, np. odcinając od ukrwienia.

Owszem duże projekty wymagają rozpoczęcia od małych kroczków ... jak próba dyskusji, niestety nie mam wielu innych możliwości.

W każdym razie obecnie znam tylko jedno szerokie zastosowanie stymulowania deekscytacji celu (mikroskop STED), a możliwość jest dość ciekawa - wierzę że warto szukać kolejnych, które prawdopodobnie niedługo zaczną się pojawiać, szkoda że pewnie w Polsce na końcu :/