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识别电离辐射中的生物分子碎片

当活细胞受到快速的重离子轰击时,它们与水分子的相互作用会产生具有广泛能量的随机散布的“次级”电子。这些电子然后可以继续触发附近生物分子中潜在的破坏性反应,从而产生带电的碎片。然而,到目前为止,研究人员尚未确定二次电子产生某些碎片的精确能量。在EPJ D上发表的一项新研究中,由京都大学的土田英史(Hidetsugu Tsuchida)领导的日本研究人员首次确定了可产生带正电荷和带负电荷的碎片的精确精确范围。

通过更好地了解电离辐射如何破坏生物分子(例如DNA),研究人员可以朝着更有效的癌症治疗取得重要的新进展。像分子一样,重离子在通过水时也会留下纳米级的轨迹。当它们沉积能量时会散射二次电子。如果这些电子的能量较低,则它们可能将其自身附着在附近的分子上,从而可能导致它们随后分裂。或如果它们具有更高的能量,则可能触发更直接的分裂。由于水占活细胞中所有分子的70%,因此这种作用在生物组织中尤为明显。

在其先前的研究中,Tsuchida的研究小组用快速,重碳离子轰击了含有氨基酸甘氨酸的液滴,然后使用质谱法鉴定了所得片段。利用这些结果,研究人员现在已使用结合了随机采样方法的计算机模型来模拟沿着碳离子水迹的二次电子散射。这使他们能够计算出精确的能量离子轰击过程中产生的二次电子光谱;揭示了它们与产生的不同类型甘氨酸片段之间的关系。Tsuchida及其同事通过这种方法表明,能量较低的13电子伏特(eV)的电子继续产生带负电的碎片,包括离子化的氰化物和甲酸盐,而在13eV和100eV之间的电子产生了正碎片,例如亚甲基胺。

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