不同LET射线对细胞的生物学效应

以人肝癌细胞系和正常肝细胞系为材料,报道了不同传能线密度射线辐射引发细胞染色体原初断裂及24 h内的修复情况。 计算了相对生物学效应的值。 以L02染色体总断裂数量得出的RBE值96.05 keV/μm的12C6+ 为3.6, 512 keV/μm 36Ar18+ 为2.9。 而以7721染色体总断裂数量得出的RBE值: 96.05 keV/μm的12C6+ 为3.5,512keV/μm 36Ar18+也为2.9。用产生等点染色单体断裂计算,则RBE更高。对比得出,高LET对增加等点染色单体断裂量的作用要远远大于对增加染色单体断裂量的作用。等点染色单体的断裂修复难度要远远大于染色单体断裂的修复难度, 这也是高LET高致死率的一个重要原因。 Human hepatoma SMMC 7721 and normal liver L02 cells were irradiated with γ rays,12C6+ and 36Ar18+ ion beams at the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL). We reported the kinetic repair of chromosome breaks of L02 and SMMC 7721 cells in 24 h of post irradiation time. The relative biological effectiveness(RBE) for inducing chromatid breaks were 3.6 for L02 and 3.5 for SMMC 7721 cell lines at the linear energy transfer(LET) peak of 96.55 keV/μm 12C6+ ions, and 2.9 (both of the two cell lines) at 512 keV/μm 36Ar18+ ions.It suggested that the RBE of isochromatid type breaks induced by 36Ar18+ was higher than those by 12C6+. We concluded that the high production of isochromatid type breaks, induced by the densely ionizing track structure, could be regarded as a signature of high LET radiation exposure.     

不同LET 12C6+离子对生防菌BJ1的辐射诱变效应

选取高低两个LET点(40和60keV/m),剂量点分别为50,100,200,400,600Gy进行辐照处理,研究了生防菌的存活率与突变率的关系,抑菌谱以及活性等。结果表明,在高LET条件下,低剂量辐照就可以得到较多的突变体,并且BJ1有较高的存活率和突变谱,有利于筛选优良的正突变体。因此高LET较低LET有更为明显的辐射诱变效应。     

粘红酵母对铀的吸附研究

研究了粘红酵母对水溶液中铀的吸附行为,发现其吸附铀的最佳pH值为6～7,最大吸附量为149.4 mgU·g-1,其吸附等温线和Langmuir吸附等温方程符合较好,相关系数R-2达到0.99;比较吸附铀前后牯红酵母的红外光谱图发现,吸附过铀的菌体的红外光谱在904cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2的伸缩振动峰,说明粘红酵母确实对铀发生了吸附作用.此外,氨基或羟基的伸缩振动峰由3 309移至3 287cm-1,细胞壁中碳水化合物或醇中C-O键伸缩振动发生位移,由1 068移至1 080cm-1,说明这些基团可能参与了吸附过程;蛋白质的特征吸收峰(1 653,1 540,1 237cm-1)在吸附前后基本无明显变化,表明粘红酵母的主要成分及结构仍保持完整.吸附后的菌体利用0.1 mol·L-1的NaHCO3处理后可解吸出其中96%的铀,可见该菌在铀矿废水处理方面具有广阔的应用前景.     

12C和X射线辐照人肺癌细胞H1299的生物学效应

用高传能线密度（LET）的12C离子束和低LET的X射线辐照体外培养的非小细胞肺癌H1299(p53基因缺失), 研究它们的辐照生物学效应的差异。 用克隆形成率法测定了细胞对射线的辐射敏感性; 用AnnexinV/PI试剂盒检测了细胞早期凋亡; 用流式细胞仪检测了细胞周期变化。 实验结果表明, 12C离子束辐照H1299细胞的存活率明显低于用X射线辐照的; 12C离子束引起H1299细胞的早期凋亡率明显高于X射线辐照引起的, 且持续时间更长; 12C离子束引起的H1299细胞G2/M期的抑制更明显。 说明H1299细胞对高LET的12C离子束的辐射敏感性高于对X射线的, 重离子对p53基因缺失型肿瘤的治疗可实施较低的照射剂量、 较少的照射次数和较长的时间间隔。     

^12C和X射线辐照人肺癌细胞H1299的生物学效应

用高传能线密度（LET）的^12C离子束和低LET的X射线辐照体外培养的非小细胞肺癌H1299（p53基因缺失）,研究它们的辐照生物学效应的差异。用克隆形成率法测定了细胞对射线的辐射敏感性;用AnnexinV/PI试剂盒检测了细胞早期凋亡;用流式细胞仪检测了细胞周期变化。实验结果表明,^12C离子束辐照H1299细胞的存活率明显低于用X射线辐照的;^12C离子束引起H1299细胞的早期凋亡率明显高于X射线辐照引起的,且持续时间更长;^12C离子束引起的H1299细胞G2/M期的抑制更明显。说明H1299细胞对高LET的^12C离子束的辐射敏感性高于对X射线的,重离子对p53基因缺失型肿瘤的治疗可实施较低的照射剂量、较少的照射次数和较长的时间间隔。     

C20分子与C20-、C202-离子的特性分析与比较

应用密度范函理论(DTF)的B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对C1对称C20富勒烯分子及C20-、C202-离子进行了几何结构的全局优化、频率以及自然键轨道分析计算(NBO),然后对三者的几何构型、稳定性、振动光谱等做了分析和比较.研究表明:离子的键长普遍比分子的键长长,C20-离子的稳定性最高.C202-离子的红外峰值较大,C20-离子的拉曼光谱峰值较大,振动光谱可以用来作为区分三者的手段.     

基于LNDM模型的碳离子束混合辐射场相同剂量平均LET下关键纳剂量学指标及RBE分析

纳剂量学量正在成为新的表征辐射品质的量,也是用于精确计算相对生物学效应(RBE)的基础数据.具有相同剂量平均传能线密度(LET)离子束混合辐射场导致的生物学效应也未必相同.为研究关键纳剂量学指标[电离簇尺寸NICS≥1的条件概率密度分布的一阶矩(M C11)、NICS≥2的条件概率密度分布的一阶矩(M C21)、NIC...     

C20分子与C20(1-)、C20(2-)离子的特性分析与比较

应用密度范函理论（DTF）的B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对CI对称C20富勒烯分子及 C20(1-)、C20(2-)离子进行了几何结构的全局优化、频率以及自然键轨道分析计算（NBO）,然后对三者的几何构型、稳定性、振动光谱等做了分析和比较。研究表明：离子的键长普遍比分子的键长长, C20(1-)离子的稳定性最高。 C20(2-)离子的红外峰值较大,C20(1-)离子的拉曼光谱峰值较大,振动光谱可以用来作为区分三者的手段。     

干废弃啤酒酵母菌对铅离子的吸附及FTIR分析

以啤酒厂废弃啤酒酵母菌为原料,利用原子吸收光谱(AAS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM/EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段,研究其对Pb2+的生物吸附规律,并对吸附机理进行了探讨。结果发现实验条件下,啤酒酵母菌对Pb2+的吸附是一个快速过程,实验进行30 min时酵母菌的吸附量为47.6 mg·g-1,吸附效率已达到91.6％,90 min时基本达到吸附平衡,此时酵母菌实验吸附量为48.8 mg·g-1,吸附效率接近94.0％以上。SEM分析发现吸附Pb2+后部分酵母菌出现细胞壁破裂和脱离现象,且认为胞内的溶出物质为酵母菌对Pb2+后期吸附有一定贡献。EDS分析进一步证明Pb2+被吸附到酵母菌细胞上。FTIR分析发现,不同pH和吸附时间红外光谱图均有所差异,特别是羟基、羧基及酰胺的氨基等基团变化显著,认为细胞上的多糖、蛋白质酰胺更多地参与了对Pb2+的化学吸附过程。利用啤酒厂废弃啤酒酵母菌菌体为原料处理工业污水中的Pb2+是一种价格低廉,吸附效果理想的有效途径。     

~(12)C~(6+)离子束与电子束辐照对薰衣草当代诱变效应的比较

采用100 MeV的~(12)C~(6+)离子束和1.2 MeV的电子束辐照薰衣草干种子,研究了2个品种的薰衣草干种子对不同辐射源的辐照生物学效应,以期找到薰衣草干种子的最佳诱变参数。结果表明:不论是薰衣草701还是702,经~(12)C~(6+)离子辐照后,其发芽率表现为先增大后减小的趋势;经电子束辐照后,发芽率随着剂量的升高而降低,电子束辐照后的发芽率要低于~(12)C~(6+)离子束。另外,2个品种的薰衣草经~(12)C~+离子辐照后,其胚轴胚根长度以及幼苗鲜重也较电子束辐照后的大。由此可知,重离子的辐照效果优于电子束的,有利于后期筛选出新的薰衣草突变株。     

不同LET碳离子束辐照拟南芥干种子的当代损伤效应

本研究以拟南芥（Columbia野生型）干种子为材料,利用兰州重离子研究装置（HIRFL）产生的碳离子束对材料进行辐射处理,统计其存活率、根长、下胚轴长及每果荚种子数,以探讨不同传能线密度（Linear Energy Transfer,LET）的碳离子束辐照对拟南芥当代损伤效应的影响。结果表明,在相同LET辐射条件下,随着辐射剂量的增大,拟南芥的存活率、根长、下胚轴长度、每果荚种子数都呈现下降趋势。在相同剂量不同LET辐射处理情况下,随着LET的增大,存活率、根长、下胚轴长、每果荚种子数都显著下降,可见高LET辐射严重抑制了拟南芥的生长和发育。研究表明,当LET为50 keV/μm时,碳离子束辐射拟南芥干种子对应的最佳诱变剂量为200 Gy,为后续开展碳离子束辐射的诱变效率研究奠定了前期基础。Aimed to study the biological effects of carbon ion beams with different linear energy transfer (LET) values provided by Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL), dry seeds of Arabidopsis thaliana (Columbia-WT) were irradiated and a series of biological effects of postembryonic development, such as survival rate, primary root length, hypocotyls length and number of seeds per silique, were investigated. The results showed that, under the radiation condition of the same LET value, the survival rate, root length, hypocotyls length and number of seeds per silique were decreased with the increasing dose. In addition, under the radiation conditions with different LET values, but same dose, the extent of the decline of the survival rate, root length, hypocotyls length and number of seeds per silique were reinforced with the increasing LET. It was also found that high LET radiations inhibited the subsequent growth and development of Arabidopsis thaliana severely. In brief, it was suggested that the optimum dose of carbon ion beam with 50 keV/μm value on Arabidopsis thaliana dry seeds was 200 Gy. This research complemented the preliminary theoretical foundation for the comparative study of the highest mutation efficiency of carbon ion beam irradiations at IMP, CAS(Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences).     

重离子辐射植物的诱变效应研究及应用

重离子生物技术已引起人们的广泛关注, 植物育种是重离子生物技术研究和应用的热点之一。 简要介绍了重离子的基本特征和在育种应用中的优势, 综述了重离子辐射对植物分子、 细胞、 个体3个水平的诱变效应研究及重离子辐射育种取得的进展。 Heavy ion biotechnology has received much attention since the mid 1980s, when the first mutagenic effect of heavy ion beams was found in rice. Since then, plant breeding is one of the focuses in heavy ion biotechnology. In this paper we outlined the recent developments in plant breeding by heavy ion beams. We introduced briefly the essential characteristics and superiority of heavy ion beams applied in plant breeding, and reviewed further the mutagenic research in three levels(e.g., molecular, cell and individual) of plants. At last, we summarized artificial mutants obtained in plants irradiated by heavy ion beams.     

不同LET辐射致DNA集簇性损伤的研究

利用辐照质粒DNA构象变化的分子模型,以DNA糖苷酶Fpg和AP核酸内切酶EndoIII识别并切割辐射所致DNA碱基损伤,将其转换为DNA断裂损伤,通过电泳分析DNA分子构象变化,研究比较γ射线、质子和7Li离子诱发DNA集簇性损伤。50Gy以上高剂量γ辐射对质粒DNA的损伤主要表现为单链断裂(SSB)和很少比例的双链断裂(DSB),并能产生一定水平的集簇性损伤。相比之下,高能质子束和高LET的7Li离子直接所致DNA的断裂损伤以及所产生的集簇性碱基损伤比γ射线的要严重,质子10Gy照射就可诱发明显的集簇损伤。     

均匀磁场下碳离子束剂量平均LET及纳剂量学量的分布

随着磁共振成像(MRI)技术的发展,图像引导放射治疗在放射肿瘤学中的作用和重要性正在迅速增加,本研究分析了外加均匀磁场对碳离子束的剂量平均LET以及纳剂量学量的影响。通过基于GEANT4内核的GATE蒙特卡罗(Monte Carlo, MC)模拟平台,模拟计算了不同磁场环境下,不同能量碳离子束剂量平均LET和纳剂量学量的分布。结果发现,平行磁场对碳离子束的剂量平均LET和纳剂量学量均无显著影响,垂直磁场对碳离子束的剂量平均LET及纳剂量学量的影响主要集中在布拉格峰区域,其影响主要是碳离子束在磁场中受到洛伦兹力作用而发生横向偏转,进而使得碳离子束布拉格峰位置发生横向侧移导致的。这些结果为进一步研究磁场对碳离子束治疗性能的影响打下了坚实的基础。     

放射性核引起的反应

评述了放射性核自身的特征和它引起的反应机制研究．论述了晕核、中子皮核、电磁断裂和软偶极共振以及放射性核所引起的弹性散射、转移反应和亚位垒融合等. The characteristic of the nuclei far from stability and the mechanism of the reactions induced by these nuclei are reviewed. The disscusion includes the structure beyond the dripline and examples of elastic and inelastic scattering,inverse kinematic and nuclear break up, and of subbarrier fusion using radioactive beams.     

基于泵浦脉冲诱导等离子体通道的空心光束产生

利用飞秒脉冲诱导生成的具有渐变折射率分布的等离子体通道产生空心光束.当飞秒脉冲在非线性介质中传输时将电离产生等离子体通道,该等离子体通道具有渐变的折射率分布,等离子体通道中激光束只能在电子密度低于临界等离子体密度的区域传播,故当探测光束在等离子体通道边缘传输时将偏转形成空心光束.当泵浦光束功率为8mW时,探测光束转变为典型的空心光束结构;当泵浦光束的入射功率、重复率或等离子体通道中轴向电子密度改变时,等离子体通道中可供探测光束通过的区域将随之发生改变,这将导致空心光束中黑斑的面积发生变化.因此通过调节泵浦光束的入射功率和重复率可以控制产生空心光束的黑斑大小.