شبیه‌سازی انواع آسیب DNA و بسامد آنها، توسط یون‌های کربن

معینی, حسین; مکاری, مجتبی

doi:10.47176/ijpr.23.2.31666

شبیه‌سازی انواع آسیب DNA و بسامد آنها، توسط یون‌های کربن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسین معینی ¹

مجتبی مکاری ²

¹ بخش فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

² گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص) بهبهان، بهبهان

https://doi.org/10.47176/ijpr.23.2.31666

چکیده

توزیع دز پرتو یون کربن، در مقایسه با پرتوهای هادرونی سبک‌تر، از مزیت درمانی برخوردار است که به دلیل اثر زیستی نسبتاً بالای این یون‌ها در بافت تومور است. در این مطالعه، با شبیه‌سازی برهمکنش‌های فیزیکی و شیمیایی یون‌های کربن در یک حجم کروی آب با ابعاد سلولی، تعداد میانگین انرژی‌های انباشت به ازای واحد دز برای هر قطعۀ DNA متشکل از ۲۱۶ جفت باز به صورت تابعی از انرژی انباشت در آن قطعه استخراج و بسامد شکست‌های چندگانه از حیث تعدد مراکز شکست در DNA به صورت تابعی از انرژی کربن به‌دست آمده است. همچنین بازده شکست انواع شکست‌های تک رشته‌ای و دو رشته‌ای به صورت تابعی از انرژی انباشت در قطعۀ DNA محاسبه شده و به طور مشخص میانگین شکست‌های ساده تک‌رشته‌ای و دورشته‌ای در هر قطعه بر حسب انرژی انباشت در آن قطعه مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها

بازده شکست

آسیب DNA

کد Geant4-DNA

یون کربن

روش میو-رندُمنس

موضوعات

فیزیک هسته ای

عنوان مقاله English

Simulations of DNA damage types and frequencies induced by carbon ions

نویسندگان English

Hossein Moeini ¹

Mojtaba Mokari ²

¹ Department of Physics, School of Science, Shiraz University, Shiraz, Iran

² Department of Physics, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran

چکیده English

Carbon ions’ dose distribution, in comparison with lighter hadrons, has certain therapeutic advantages due to their relatively higher biological effectiveness in tumors. Simulating the physical and chemical interactions of carbon ions in a sphere of liquid water of cellular scales, we derived the mean number of deposited energies per unit dose per a DNA segment of 216 bp as a function of deposited energy. As such, the frequency of complex damage was obtained from the point of view of a multiplicity of damage points on the DNA strands. Furthermore, the damage yields for different types of single- and double-strand breaks were obtained and, specifically, the mean number of simple single- and double-strand breaks per DNA segment were calculated as a function of deposited energy

کلیدواژه‌ها English

damage yield

DNA damage

Geant4-DNA code

carbon ion

µ-randomness method

T Friedrich, U Scholz, T Elsasser, M Durante, and M Scholz, Radiat. Res. 54 (2013) 494.
W Friedland, E Schmitt, P Kundrat, M Dingfelder, G Baiocco, S Barbieri, and A Ottolenghi, Rep. 7 (2017) 45161.
S J McMahon, A L McNamara, J Schuemann, H Paganetti, and K M Prise, Rep. 7 (2017) 10790.
S Incerti, I Kyriakou, M Bernal, M Bordages, Z Francis, S Guatelli, et al., Phys. 45 (2018) 722.
S Incerti, A Ivanchenko, M Karamitros, A Mantero, P Moretto, H N Tran, et al., Phys. 37 (2010) 4692.
S Meylan, S Incerti, M Karamitros, N Tang, M Bueno, I Clairand, and C Villagrasa, Rep. 7 (2017) 11923.
N Lampe, M Karamitros, V Breton, et al., Physica Medica 48 (2018) 146.
M Mokari, M H Alamatsaz, H Moeini, and R Taleei, Physics in Medicine & Biology 63 (2018) 175003.
M Mokari, H Moeini, and M H Alamatsaz, Iranian Journal of Physics Research 16 (2019) 621 (Persian).
M Mokari, H Moeini, and M Eghbali, Iranian Journal of Radiation Safety and Measurement 23 (2020) 65 (Persian).
H Moeini, M Mokari, M H Alamatsaz, and R Taleei, International Journal of Radiation Biology 96 (2020) 767.
H Moeini, and M Mokari, “Simulation of primary DNA damage by alpha particles compared to protons and electrons”, The Annual Nuclear Conference of Iran (2020) (Persian).
R Taleei, Protection Dosimetry 183 (2019) 75.
Z Ahmadi-Ganjeh, M Eslami-Kalantari, M Ebrahimi-Loushab, and A Asghar-Mowlavi, Radiation Physics and Chemistry 179 (2021) 109249.
D J Buglewicz, K D Walsh, H Hirakawa, et al., Frontiers in Oncology 17 (2022) 788293.
ICRU, “Key Data for Ionizing-Radiation Dosimetry: Measurement Standards and Applications”, Bethesda, MD, USA: (The International Commission on Radiation Units and Measurements) 2014.
L De la Fuente Rosales, S Incerti, Z Francisc, M A Bernal, Med. 51 (2018) 108.
A M Kellerer, “Fandamental of microdosimetry, in The Dosimetry of Ionizing Radiation”, vol. 1, K R Kase, B E Bjarngaard, F H Attix, Eds., (Academic Press) 1975.
R F Martin and W A Haseltine, Science 213 (1981) 896.
S Kandaiya, P N Lobachevsky, G D'cunha, and R F Martin, Acta Oncologica 35 (1996) 803.