نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجتبی مکاری ¹
• الهه بیگدلی ²
• محمدحسن علامت‌ساز ²

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء (ص) بهبهان، بهبهان

² دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

پرتوهای یونساز در اثر برهمکنش‌های فیزیکی و شیمیایی با DNA سلول‌ها، باعث ایجاد آسیب‌های اولیه و طولانی مدت در مادۀ وراثتی می‌شوند. این نوع آسیب‌ها عمدتاً به‌صورت شکست‌های تک رشته‌ای و دو رشته‌ای در DNA ایجاد می‌شود و در صورت عدم ترمیم توسط سلول، می‌توانند به جهش‌های مادۀ وراثتی و یا مرگ سلول منجر شوند. در این پژوهش آسیب‌های ناشی از پرتوهای پروتون‌ و همچنین یون‌های کربن که امروزه اهمیت بالایی در مطالعات پرتودرمانی دارند، در DNA سلول زنده با کد MCDS مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی دقت نتایج کد MCDS در این پژوهش، احتمال هر نوع شکست و بازده شکست‌های مختلف محاسبه شده و با نتایج کارهای قبلی با Geant4-DNA مقایسه شده است. نتایج این پژوهش، خصوصاً از نظر شکست‌های دو رشته‌ای به نتایج محاسبه شده با کد Geant4-DNA بسیار نزدیک است. البته اختلاف‌هایی در نتایج نیز وجود دارد که به‌دلیل تفاوت در سطح‌مقطع‌های دو کد خصوصاً در برهمکنش‌های یونیزاسیون و برانگیختگی و همچنین سرعت واکنش‌های شیمیایی رادیکال‌های شیمیایی است. نتایج این پژوهش در زمینۀ بازده شکست‌های دو رشته‌ای، می‌تواند در طراحی درمان با پرتوهای پروتون و یون‌های کربن بسیار مفید باشد.

کلیدواژه‌ها

• شبیه‌سازی مونت‌کارلو
• آسیب DNA
• پروتون
• یون کربن
• کد MCDS
• شکست دو رشته‌ای

موضوعات

• فیزیک هسته ای

عنوان مقاله [English]

Investigating the damage to the genetic material of the cell induced by protons and carbon ions with the MCDS code compared to the results of the Geant4-DNA Monte Carlo code

نویسندگان [English]

• Mojtaba Mokari ¹
• Elaheh Bigdeli ²
• Mohammad- Hassan Alamatsaz ²

¹ Department of Physics, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran

² Department of Physics, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Due to physical and chemical interactions with the cell DNA, ionizing radiations induce early and late damage to the genetic material. This type of damage, which is mainly caused by single-stranded and double-stranded breaks in DNA, and if not repaired by the cell, can lead to genetic mutations or cell death. In this research, the DNA damage of living cells, induced by protons and carbon ions, which are of great importance in radiation therapy studies, has been investigated with the MCDS code. In order to check the accuracy of the MCDS code results in this research, the probability of each type of damage and the yields have been calculated and compared with the results of previous works with Geant4-DNA. The results of this research, especially double-strand breaks, are very close to the results calculated with the Geant4-DNA code. There are also differences in the results due to the difference in the cross-sections of the two codes, especially in ionization and excitation interactions, as well as the reaction rates of chemical radicals. The results of this research regarding the efficiency of double-strand breaks can be very useful in the planning of treatment with protons and carbon ions.

کلیدواژه‌ها [English]

• Monte Carlo simulation
• DNA damage
• proton
• carbon ion
• MCDS code
• double-strand break