Protonska terapija je medicinski tretman koji šalje snop protona u tijelo kako bi se uništilo zaraženo tkivo, obično kancerogeno tkivo. Koristi ionizirajuće zračenje i akcelerator čestica za usmjeravanje snopa protona na kancerogeni tumor. To pomaže u boljoj zaštiti obližnjeg zdravog tkiva dok uništava rak, najčešće rak mozga, očiju, kralježnice, pluća, glave, vrata ili prostate. Liječenje raka ostaje njegova glavna primjena početkom 21. stoljeća, ali se protonska terapija također proučava zbog potencijalne koristi u liječenju takvih medicinskih stanja kao što je makularna degeneracija.
Bombardiranjem kancerogenog tkiva protonima, protonska terapija uništava deoksiribonukleinsku kiselinu (DNA) stanica. Mnoge stanice imaju sposobnost popraviti svoju oštećenu DNK. Stanice raka se razmnožavaju tako brzo da su manje sposobne izvršiti te popravke prije nego što se defektni geni prenesu dalje ili prije nego što oštećene stanice jednostavno umru.
Ova vrsta terapije česticama, koja se koristi kao medicinski tretman od 1950-ih, izabrana je u odnosu na druge vrste terapije zračenjem iz jednog od dva razloga, ovisno o vrsti i mjestu raka koji pacijent ima. Prvo, zbog prirode energiziranih protona, zračenje protonskom terapijom može se davati u većim dozama. Protoni mogu prijeći samo određenu udaljenost u tijelo u skladu s količinom energije koju imaju. Slanje veće količine zračenja na tumor djeluje, jer su protoni previše lokalizirani da bi napravili veliku štetu okolnim stanicama. Druge vrste zračenja moraju se davati na nižim pragovima jer se ne mogu kontrolirati kao što to može protonska terapija.
Drugo, zračenje se može dati u normalnoj dozi, ali u užem snopu, tako da nije vjerojatno da će oštetiti susjedna tkiva i organe. Ponekad neadekvatna doza liječenja ne brine liječnika toliko koliko potencijal liječenja da ošteti druge stanice. Imajući sposobnost sužavanja toka na mikrosnop protona fokusiranih na određeno područje, liječnici mogu minimizirati štetu na drugim mjestima.
Postoje različite vrste protonske terapije od kojih liječnici mogu odabrati najučinkovitiju za određenu vrstu raka. Svaka vrsta terapije nabijenim česticama djeluje slično, ali s razlikama u nabijenim protonima i korištenim ubrizganim materijalima. Terapija hvatanja neutrona borom je terapija koja se testirala početkom 2011. godine. Uključuje ubrizgavanje bora u tumor, a zatim gađanje snopom neutrona. Neutroni uzrokuju cijepanje atoma bora, potpuno uništavajući stanicu bez gotovo nikakvog učinka na obližnje stanice i zdrava tkiva. Terapija brzim neutronima djeluje na sličan način, ali koristi ubrizgani berilij kao metu umjesto bora.