双重辐射源~9C束流在其Bragg峰区对细胞致死效应增强的生物物理机制

相对12C束流而言,β缓发粒子衰变放射性9C束流在其Bragg峰区附近深度对细胞的致死效应明显增强,这已经在我们先前的研究中证实.9C束流的相对生物学效应(RBE)较12C束流要大1倍以上.本研究旨在探讨造成这一重要实验现象的生物物理机理.首先,建立模型计算了用于实验时产生的9C束流的阻止沉积几率密度分布,模型考虑了初始束流的动量分布,束流随贯穿深度增加由核反应导致的离子通量衰减和能量损失岐离等效应.发现9C束流对细胞致死效应增强的区域出现在入射9C离子的阻止沉积区域.其次,以9C束流入射处剂量为1Gy为例,根据计算得到的入射9C离子阻止分布几率密度推导了9C束流在不同贯穿深度上的沉积离子密度,进而得到了不同深度上每细胞内平均沉积9C离子数;同时,由相近剂量平均传能线密度(LET)深度上9C和12C束流实验上测得的细胞存活率推导出了9C及12C束流在这些深度上导致的每细胞平均致死事件数.研究结果表明,在照射剂量相同时每细胞平均沉积9C离子数与9C及12C束流每细胞平均致死事件数之差竟相吻合.由此推测,一个沉积9C离子将造成该细胞死亡.考虑到由9C衰变而发射低能粒子的性质,9C离子细胞中沉积可能会在该细胞中造成团簇损伤,因而本研究结果可作为辐射团簇损伤高效细胞致死的间接证据.