شبیه‌سازی مونت کارلو آسیب‌های میکروسکوپی dna به‌ وسیله الکترون‌های kev 30 با کد geant4-dna

برهم کنش پرتوهای یونساز با بافت های زنده به واسطه فرایند های فیزیکی و شیمیایی منجر به شکست های تک رشته ای و دو رشته ای ساده و پیچیده در dna سلول ها می شود. شبیه سازی مونت کارلو برهمکنش های پرتو با dna، اطلاعات بسیار خوبی درباره نوع آسیب ها و فرایند آنها به ما می دهد که برای درمان سرطان و حفاظت پرتوی می تواند بسیار مفید باشد. در این کار برای دستیابی به آسیب های اولیه dna به وسیله الکترون های کم انرژی مورد استفاده در میکروسکوپ الکترونی، مراحل فیزیکی، فیزیکیشیمیایی و شیمیایی برهمکنش های پرتو فرودی الکترون با کد geant4-dna شبیه سازی شده است. پس از شبیه سازی با در نظر گرفتن برهمکنش های مستقیم الکترون ها و بر همکنش های غیر مستقیم رادیکال های هیدروکسیل با dna، احتمال شکست های مختلف در dna سلول، همچنین توزیع شکست ها بر اساس انرژی انباشت مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج این پژوهش نشان می دهد که در انرژی 30kev آسیب های ساده تک رشته ای نسبت به آسیب های پیچیده بسیار بیشتر است. همچنین تعداد شکست های چندتایی غیرمستقیم نسبت به مستقیم، که منجر به آسیب های پیچیده می شوند، بیشتر هستند. علاوه بر این تعداد dna های هدف قرارگرفته به ازای واحد دوز، در بازةه انرژی انباشت شده 0-20 الکترون ولت، بیشینه است و با افزایش انرژی انباشت کاهش می یابد.

Monte Carlo simulation of microscopic DNA damage by 30 keV electrons using Geant4-DNA

The interaction of ionizing radiations with living tissues could result in simple and complex single and doublestrand breaks in the cell DNAs, due to the physical and chemical processes that such radiations initiate. Monte Carlo simulation of the interaction between radiations and DNA renders valuable information about damage types, which can be very useful in cancer therapy and radiation protection. In this study, in order to calculate the initial DNA damage caused by the primary electron beam and the produced secondary particles, Geant4DNA has been employed to simulate the physical, physicochemical, and chemical interactions. Using the simulation results for the direct electron interactions and indirect hydroxyl radical reactions with the DNA, the probability of different types of breaks in the cell DNAs as well as the distribution of the breaks as a function of the deposited energy have been investigated.