Electron Transport in Tissue-Like Material
类组织材料中的电子传输
基本信息
- 批准号:6535872
- 负责人:
- 金额:$ 19.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2002
- 资助国家:美国
- 起止时间:2002-07-01 至 2005-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): This study will provide experimental data for understanding electron transport in the heterogeneous cellular environment and enable stringent tests of charged-particle track-structure simulation at the level of the underlying physics of energy transport, i.e., prior to assumptions of the nature of chemical and bio-chemical pathways leading to biological alterations. Much of our knowledge of the biological effectiveness of radiation to create DNA damage and cellular mutagenesis is based on Monte Carlo based simulations of the initial patterns of energy deposition. Because of a lack of detailed information on cross sections for interactions in the condensed phase, Monte Carlo simulations often use interaction cross sections derived from gas phase data, or from largely untested theoretical techniques. Uncertainties in these data might have detrimental effects on the accuracy by which patterns of energy deposition can be determined at microscopic dimensions such as are involved in the production of multiply damaged sites, damage clusters, in DNA. Since these codes provide the data upon which radiobiologic interpretations of dose-response relationships are based, they are a direct link to understanding the biological effects of radiation exposures, whether these exposures are environmental, diagnostic, or therapeutic.
This work focuses on measurement of the spectra of electrons produced in thin films of condensed phase material by the transit of fast protons. Spectra, differential in ejected electron energy and emission angle, are measured following electron transport and their emergence from the material surface. The transport media of interest include water, hydrocarbons, oligonucleotides, oligopeptides and DNA in thin films and/or frozen as ices. The spectra will be compared to predictions of Monte Carlo codes that incorporate gas and/or condensed phase interaction cross sections to test the sensitivity and reliability of the codes to the details of the input data. This, the first direct test of the fundamental physics of electron transport in track simulation codes commonly used in radiobiology, will provide guidance for the application of these codes in radiobiology and strengthen confidence in our evolving understanding of the energy transport pathways leading to cellular damage and mutagenesis by ionizing radiation.
描述(由申请人提供):本研究将为理解异质细胞环境中的电子传输提供实验数据,并能够在能量传输的基础物理层面(即在假设之前)对带电粒子轨道结构模拟进行严格的测试。导致生物改变的化学和生物化学途径的本质。我们对辐射造成 DNA 损伤和细胞诱变的生物有效性的大部分了解都是基于对能量沉积初始模式的蒙特卡罗模拟。由于缺乏关于凝聚相相互作用的横截面的详细信息,蒙特卡罗模拟通常使用从气相数据或很大程度上未经测试的理论技术得出的相互作用横截面。这些数据的不确定性可能会对在微观维度上确定能量沉积模式的准确性产生不利影响,例如涉及 DNA 中多重损伤位点、损伤簇的产生。由于这些代码提供了剂量反应关系的放射生物学解释所依据的数据,因此它们是理解辐射暴露的生物效应的直接联系,无论这些暴露是环境暴露、诊断暴露还是治疗暴露。
这项工作的重点是测量通过快速质子的传输在凝聚相材料薄膜中产生的电子光谱。光谱,即喷射电子能量和发射角的差异,是在电子传输及其从材料表面出现后测量的。感兴趣的传输介质包括水、碳氢化合物、寡核苷酸、寡肽和薄膜中和/或冷冻成冰的DNA。光谱将与包含气体和/或凝聚相相互作用截面的蒙特卡罗代码的预测进行比较,以测试代码对输入数据细节的敏感性和可靠性。这是在放射生物学中常用的轨道模拟代码中对电子传输基础物理的首次直接测试,将为这些代码在放射生物学中的应用提供指导,并增强我们对导致细胞损伤和死亡的能量传输途径不断发展的理解的信心。电离辐射诱变。
项目成果
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