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作者：周方杰;尹隆乡;王克;罗思远;王晓冬;
单位：南华大学核科学技术学院;先进核能技术设计与安全教育部重点实验室;
摘要：近年来质子放射治疗技术为改善放射治疗效果提供了新的技术方向,然而目前仍缺少针对不同剂量质子电离辐照后物理-化学机理的完整理解,如不同剂量质子辐照对DNA分子辐射损伤方面的研究。Geant4-DNA可模拟皮秒时间亚细胞尺度内物理化学作用,可借此评价由电离辐射引起的早期DNA分子损伤特征。为在分子水平讨论不同剂量质子电离辐射引起的DNA损伤特征,本研究使用Geant4-DNA在球状液态水细胞中构建了一个包含6.327 4×109个碱基对的DNA模型,通过均匀辐照不同LET与不同剂量质子射线,对DNA链断裂过程中间接与直接辐射损伤作用占比及损伤程度进行仿真。结果表明,SSB为DNA损伤的主要类型,间接损伤为DNA损伤中的主要来源。随着细胞靶体吸收剂量增加,单链断裂产额由211.31 Gy~(-1)·Gbp-1下降至88.26 Gy~(-1)·Gbp-1,双链断裂、复杂单链断裂及双链断裂+损伤产额分别在0.48 c Gy、1.93 c Gy、5.73 c Gy处出现9.35 Gy~(-1)·Gbp-1、9.47 Gy~(-1)·Gbp-1、5.93 Gy~(-1)·Gbp-1峰值,双链断裂++产额由1.41 Gy~(-1)·Gbp-1增至8.72 Gy~(-1)·Gbp~(-1),DNA分子辐射损伤复杂簇升高。本文通过对不同LET与不同剂量质子辐照下早期DNA分子损伤特征模拟研究,从DNA损伤角度为质子放射治疗后续研究提供了机理剖析与数据支撑。
关键词：蒙特卡罗模拟;;Geant4;;质子放疗;;DNA损伤
基金资助：国家自然科学基金(No.12275120);; 湖湘青年英才(No.2022RC1202);; 湖南省自然科学基金(No.2021JJ20006);; 中国科学技术部(No.2020YFE0202001)
