Download 14º Presentación - Fundación Marie Curie

(1) Instituto de Física de Rosario, CONICET-UNR, Rosario, Argentina.
(2) Université Bordeaux 1, Burdeos, Francia.
(3) Université Paul Verlaine, Metz, Francia.
I.
Comprender cómo y por qué los iones son tan efectivos en
provocar daño biológico
II. Predecir posibles complicaciones
III. Analizar teóricamente efectos de diferentes partículas (daño en
astronautas por impacto de iones pesados rápidos)
Estudio de la deposición de energía a nivel del micrometro
y del nanometro
Desarrollo de códigos Monte Carlo para estudiar el daño biológico
provocado por la radiación ionizante. Estos códigos son alimentados
por secciones eficaces de los procesos físicos que toman lugar a lo
largo de la traza de la partícula primaria (y de todas las partículas
secundarias generadas)
Estudiar los efectos que se producen cuando un haz
de iones pesados rápidos atraviesa el tejido biológico
Núcleo
Citoplasma
Ionización
Excitación
Captura
Ionización simple
P q+ + T
q+
P q+ + T+ + e-
-
q+
++
-
++
-
-
Captura simple
P q+ + T
q+
P (q-1)+ + T+
-
q+
++
-
-
++
-
¿Cómo producen daño las radiaciones ionizantes?
Efectos directos
Efectos indirectos
ADN
H 2O
eaqH3O+
OH
H
H2O2
H2
OH-
O2
O2HO2
HO2O(3P)
OO3-
Muy
agresivos!!
Radiólisis del agua
Continuum Distorted Wave – Eikonal Initial State (CDW-EIS)
CNDO: Complete Neglect of Differential Overlap
Los diferentes orbitales moleculares son descriptos en
términos de orbitales atómicos pesados por coeficientes
obtenidos por análisis poblacional
0.3 Mev H+ + H2O (vapor)
2 Mev He2+ + H2O (vapor)
Olivera et al.,Phys. Med. Biol. 41 (1996)
Secciones eficaces CDW-EIS simplemente diferenciales de ionización simple
en función de la energía del electrón emitido
Bäckström et al.: LIonTrack code and applications at the nanometer scale. Medical Physics (2013)
Secciones eficaces totales CDW-EIS de ionización simple
ADN
ADENINA, GUANINA, TIMINA, CITOSINA
URACIL (ARN)
ADENINA, GUANINA, TIMINA, CITOSINA
URACIL (ARN)
Galassi et al. Phys. Med. Biol. 57
(2012) 2081–2099
Galassi et al. Phys. Med. Biol. 57 (2012) 2081–2099
80
H+
H+ + Adenina CDW-EIS
Mean ejected energy (eV)
70
60
50
40
+
H + H2O (liquid)
30
20
CDW-EIS Adenina
CDW-EIS H2O
10
0
1
10
Pimblott and Laverne (2007)
2
10
3
10
4
10
Projectile incident energy (keV/u)
(**) Pimblott and LaVerne. Rad. Phys. Chem. 76 (2007) 1244-1247.
5
10
70
H2O (liquid)
Mean ejected energy (eV)
60
50
40
H+ Pimblott 2007
He2+ Pimblott 2007 (**)
30
C6+ Surdutovich 2009 (*)
20
CDW-EIS Calculations
H+
He2+
10
0
1
10
C6+
2
10
3
10
4
10
Projectile incident energy (keV/u)
(**) Pimblott and LaVerne. Rad. Phys. Chem. 76 (2007) 1244-1247.
5
10
Comprender los procesos físicos iniciales (llamados críticos) que dan lugar
a la deposición de la energía es de fundamental interés actual por sus
aplicaciones en microdosimetría de hadrones.
Efectos directos del impacto de hadrones sobre el ADN celular están
siendo estudiados teórica y experimentalmente. Las secciones eficaces de
ionización calculadas alimentarán un código MonteCarlo de
microdosimetría en el que se simulará la estructura de la célula (núcleo
conteniendo ADN + citoplasma representado por agua) y se estudiará el
daño directo por impacto de iones.
Se está avanzando en el cálculo de procesos multielectrónicos por
impacto de iones sobre ADN y ARN por impacto de protones e iones
pesados
Rosario, Argentina