مطالعه دز حاصل از چشمه 192-Ir بر روی آسیب شکستگی های تک رشته ای (SSB) و دو رشته ای (DNA (DSB

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار فیزیک هسته ای، دانشکدة فیزیک و مهندسی هسته ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، فیزیک هسته ای، دانشکدة فیزیک و مهندسی هسته ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

تابش پرتو یون ساز ساختار مولکولی سلول را تغییر داده و سبب مختل شدن عملکرد آن می شود. براکی تراپی توسط چشمه گامای (_^192)Ir یکی از شیوه های پرکاربرد پرتو درمانی در سرطان دهانه رحم و پروستات است و عبور تابش های یونیزان آسیبب های متعددی به مولکول های بدن از جمله DNA وارد می کنند، که برخی از این آسیب ها منجر به مرگ سلول و همچنین اگر این سلول ها جنسی باشند باعث اختلالات توارثی نیز می شوند. به همین دلیل در این پژوهش آسیب های وارد شده به مولکول DNA توسط فوتونها و الکترونهای ثانویه ناشی از این چشمه را در فواصل مختلف بررسی کردیم و سپس آهنگ دز در ابعاد تعریف شده از DNA را به دست آوردیم.
در این کار ما با استفاده از کد MCNPX شار و دز فوتون و الکترون های ثانویه ناشی از چشمه فوق را در ابعاد تقریبی از DNA در یک فانتوم آب محاسبه نموده ایم و با استفاده از شار الکترون به دست آمده، از طریق کد MCDS به بررسی تابع توزیع احتمال بازده شکستگی-های تک رشته ای و دو رشته ای DNA در فواصل مختلف از چشمه پرداخته ایم.
شبیه سازی ها نشان داد آسیبهای DNA در فواصل مختلف از چشمه متفاوت است و به تعداد الکترون های ثانویه رسیده به آن ناحیه و انرژی آنها بستگی دارد. همچنین مشاهده شد این مقادیر در فواصل 04/0 و 5/2 سانتی متری از چشمه دارای قله اند. بطوریکه بیشینه احتمال شکستگی تک رشته ای در آن فواصل به ترتیب 06/8 % و 9/3 % است و بیشینه احتمال شکستگی دو رشته ای در آن فواصل به ترتیب 54/0 % و 11/0 % است، قابل توجه است که مقدار دز رسیده به DNA در این فواصل به ترتیب 202/27 و mGy/h 005/0 است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The study of dose gamma rays of Ir-192 source on DNA single strand break (SSB) and DNA double strand break (DSB) damages

نویسندگان [English]

  • Hossein Tavakoli-Anbaran 1
  • Nadere Naderi 2
1 Associate Professor Nuclear Physics, Faculty of Physics and Nuclear Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 MSc Student, Nuclear Physics, Faculty of Nuclear Physics and Engineering, Shahroud University of Technology, Shahroud, Iran
چکیده [English]

Ionizing radiation modifies the molecular structure of the cell and ultimately disrupts its function. Brachytherapy by the Gamma Iridium-192 source is one of the most widely used radiotherapy methods in cervical and prostate cancer. For this reason, in the research, we investigated the damage to the DNA molecule by photons and secondary electrons of the source at different distances, and then we obtained the dose rates in the defined dimensions of DNA.
In this work, using the MCNPX code, we calculated the flux and photon dose and secondary electrons from iradium-192 Brachytherapy, in approximate dimensions of DNA in a water phantom. Then, using the electron flux obtained, through the MCDS code, we investigated the efficiency of DNA breaks at different distances from the source.
The simulations indicated that DNA damage is different at various distances from the source and it depends on the number of secondary electrons reaching that region as well as its energy. With increasing the distance from the source, the values of the probability distribution function of DNA single-strand and two-strand breaks diminish. It was also observed that these values had peaks at distances of 0.04 and 2.5 cm from the source, where the maximum probability of single-strand break at those distances was 8.06% and 3.9%, respectively, and the maximum probability of the two-strand break at those distances was 0.54% and 0.11%, respectively. It is notable that the dose reaching the DNA at these distances was 27.202 and 0.005 mGy/h, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MCNPX code
  • MCDS code
  • single-strand break (SSB)
  • double-strand break (DSB)
  • (_^192)Ir source dose
[1].   Wragg A, Gill MR, Turton D. Tuning the cellular uptake properties of luminescent heterobimetallic iridium(iii)-ruthenium(ii) dna imaging probes. Chem Eur J. 2014; (20): 14004- 11.
[2].   Curry ThS, Dowddey JE, Murr RC. Christensen's physics of diagnostic radiology. Medical: Williams & Wilkins. 1990.
[3].   Nikjoo H, ONeill P, Goodhead DT and  Terrissol M. Computational modelling of low-energy electron-induced DNA damage by early physical and chemical events.  Int  j radiat  Biol. 1997; (71): 467-83.
[4].   Min J, Lee ChW, Gu MB. Gamma-radiation dose-rate effects on DNA damage and toxicity in bacterial cells. Radiat Environ Biophys. 2003; (42): 189-92.
[5].   Watanabe R, Rahmanian Sh, Nikjoo H. Spectrum of radiation-induced clustered non-dsb damage-a monte carlo track structure modeling and calculations. Radiation Research. 2015; (183): 525-40.
[6].   Semenenko VA, and Stewart RD. A fast monte carlo algorithm to simulate the spectrum of DNA damages formed by ionizing radiation. Radiation Research. 2004; (161): 451-7.
[7].   Stewart R, Yu V, Georgakilas AG. Effects of radiation quality and oxygen on clustered DNA lesions and cell death. Radiation Research. 2011; (176): 587-602.
[8].   Angelopoulos A, Baras P, Sakelliou L. A Monte Carlo investigation of the dosimetric characteristics of the VariSource 192 Ir high dose rate brachytherapy source. Med Phys. 1999; (26):  1498-1502.
[9].   Casado FJ, Garcia-Pareja S. Dosimetric characterization of an 192Ir brachytherapy source with the Monte Carlo code PENELOPE. Physica Medica. 2010; (26): 132-9.
[10].Semenenko VA and Stewart RD.   Fast Monte Carlo simulation of DNA damage formed by electrons and light ions.  Phys Med Biol. 2006; (51): 1693-1706.
[11].Villegas F, Tilly N, Ahnesjo A. Monte Carlo calculated microdosimetric spread for cell nucleus-sized targets exposed to brachytherapy 125I and 192Ir sources and 60Co cell irradiation. Phys Med Biol. 2013; (58): 6149-62.
 
دوره 26، شماره 6
بهمن و اسفند 1398
صفحه 665-675
  • تاریخ دریافت: 13 خرداد 1397
  • تاریخ بازنگری: 28 آبان 1397
  • تاریخ پذیرش: 19 اسفند 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 19 اسفند 1398