Cuando la radiación ionizante atraviesa el tejido vivo, interactúa con moléculas presentes en las células, eliminando electrones y produciendo especies cargadas conocidas como iones. La radiación ionizante utilizada para el tratamiento del cáncer incluye rayos gamma, Rayos X y partículas energéticas como rayos alfa y beta.

Los electrones producidos por este proceso, conocidos como electrones secundarios, pueden seguir causando más estragos, provocando cambios aún más dramáticos. Esta semana en el Revista de física química , un grupo de investigadores informa de estudios sobre el impacto de los electrones secundarios en un modelo de ADN.

Las mediciones se realizaron en un entorno de fase condensada. En comparación con los experimentos de moléculas de electrones aislados, las mediciones de la fase condensada se realizan en condiciones más cercanas a las que se encuentran en los tejidos vivos. Los resultados se utilizarán para calcular con precisión el daño y la dosis de radiación administrada a los pacientes en radioterapia. cuando las células cancerosas son bombardeadas con radiación ionizante.

Los electrones secundarios son las especies más importantes creadas por la radiación ionizante en los tejidos vivos. Estos "electrones de baja energía, "o LEEs, interactuar con moléculas biológicas, a veces rompiéndolos en fragmentos. Una de las moléculas afectadas es el ácido desoxirribonucleico, o ADN, la molécula que lleva el código genético. El largo, La molécula de ADN en forma de cadena consiste en una escalera de pares de bases conectados entre sí a través de un grupo fosfato de desoxirribosa.

La forma precisa en que los LEE interactúan con porciones de la molécula de ADN, las propias bases o el esqueleto de fosfato, todavía no se entiende con precisión, aunque los LEE tienen suficiente energía para iniciar la rotura de la cadena de ADN. Esto puede afectar la función celular, que conduce a mutaciones e incluso a la muerte celular. En el informe de esta semana, los investigadores emplearon una molécula modelo conocida como dimetilfosfato, o DMP, estudiar la interacción de los LEEs con la cadena principal de fosfato del ADN.

Nuevos métodos de tratamiento con radiación, actualmente en desarrollo, puede dirigir con precisión la radiación a células cancerosas específicas o incluso a ubicaciones específicas dentro de esas células. Este método, conocida como terapia con radionúclidos dirigida, o TRT, implica el uso de moléculas marcadas con átomos radiactivos que se inyectan en los pacientes y se localizan en las células cancerosas. Una vez en su lugar, las moléculas radiactivas producen radiación ionizante dentro o cerca de las células cancerosas. Esta radiación luego pasa a generar LEE localizados.

Una parte importante del método TRT implica simulaciones por computadora que se utilizan para predecir las interacciones de los LEE con la materia biológica y la cantidad de radiación absorbida por las biomoléculas o células objetivo. Uno de los parámetros clave en estos modelos de simulación son las secciones transversales absolutas, que dan la probabilidad de interacción entre un solo LEE y una molécula diana. El trabajo reportado aquí representa la primera medición directa de secciones transversales absolutas para la unidad de fosfato en el ADN, valores requeridos para calcular roturas de hebras inducidas por LEE.

El ADN presente en un sistema vivo está rodeado de agua y otros tipos de moléculas, por lo que estudiar estos procesos en un entorno más realista es particularmente deseable. En el trabajo futuro, el ADN se incrustará en agua y oxígeno molecular, conocido por sensibilizar las células a la radioterapia.