مقایسۀ آسیب مستقیم DNA ناشی از پروتون‌ها و یون‌های اکسیژن، کربن و هلیوم با استفاده از کد Geant4-DNA

Abstract

تابش‌های یونیزان می‌توانند با القای شکست DNA به‌صورت مستقیم بر سلول‌ها تأثیر بگذارند. این اثرگذاری شامل شکست‌های تک-رشته‌‌ای و دو-رشته‌‌ای است که ممکن است باعث مرگ سلولی و نارسایی میتوزی شود. در مطالعۀ حاضر، به کمک یک مدل اتمیDNA ساخته شده در کد Geant4-DNA و اعتبارسنجی اولیۀ آن، آسیب مستقیمِ DNA به واسطۀ برهمکنش با یون‌های کربن MeV /u2/114، اکسیژن MeV /u 21/134، هلیوم MeV /u 83/62 و پرتو­های پروتون MeV 62 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، پس از اعتبارسنجی اولیه، نتایج حاصل از شکست‌های تک-رشته‌‌ای، دو-رشته‌‌ای (بر واحد رخداد) و بازده شکست دو-رشته‌‌ای در اعماق5 تا 7/30میلی­متر برای یون‌های یاد شده ارزیابی شد. نسبت شکست­های تک-رشته‌‌ای (بر واحد رخداد) برای یون­های اکسیژن در 5 میلی‌متر (و محل رخداد قلۀ براگ؛ 7/30میلی­متر) به ترتیب 85/1 (55/1)، 19/4 (42/9) و 6/10 (24/22) برابر بیشتر از یون­های کربن، هلیوم و پرتوهای پروتون است. از سوی دیگر، شکست دو-رشته‌‌ای (بر واحد رخداد) در عمق 5 میلی­متر برای یون‌های اکسیژن، کربن، هلیوم و پروتون به ترتیب برابر با 09/0، 05/0، 01/0 و 005/0 است. این مقادیر در محل رخداد قلۀ براگ (با افزایش محسوس)، به ترتیب برابر با09/2، 34/1، 22/0 و 03/0 محاسبه شد. نتایج نشان می‌دهد یون‌های سنگین از دید اثرات زیستی (به شکل شکست‌های تک-رشته‌‌ای و دو-رشته‌‌ای) بسیار مؤثرتر از یون‌های سبک و پروتون‌ها رفتار می‌کنند، بنابراین احتمال اثرگذاری آنها در مهار یا کنترل سلول­های سرطانی بیشتر است.

Keywords

• هادرون‌درمانی
• شکست دو-رشته‌‌ای
• شکست تک-رشته‌‌ای
• geant4-dna
• آسیب dna