国外低能离子与有机体相互作用研究进展课件.pptVIP

低能离子与有机体相互作用

国外研究进展

冯慧云余增亮朱剑豪

中科院、安徽省离子束生物工程学重点实验室

香港城市大学低能粒子在宇宙空间、各类地表面中广泛存在或发生 ——宇宙射线的大气“簇射”、雷电、衰变——肿瘤治疗:各类粒子与靶组织相互作用的径迹产生低能二次粒子；高能离子射程末端区域 ——宇航生命支撑:宇宙高能粒子慢化后击中并沉积在宇航员身体细胞内，具有潜在的致突致癌性——分子起源与进化:宇宙低能粒子轰击各类星体的冰状表面形成星际分子、近地生物突变2000以后，一种普遍接受的观点是:高能离子对生物体辐射损伤实际上是一系列低能事件（甚至低至几到几十eV)的综合结果。—D.Michael,P.O’Neill,Science287(2000)1603.研究背景低能离子对于水分子的损伤效应keV能量的原初粒子与含水的生物体作用,产生具有热动能的解离片断fragmentionspectroscopy低能离子引起气态水分子的片断化和电离低能离子引起气态水分子的片断化和电离——keV能量的原初粒子与含水的生物体作用,产生具有热动能的解离片断,fragmentionspectroscopy水分子经4keVHe2+碰撞产生的碎片的能谱。检测角度分别为25°,90°,和135°。H＋碎片能量为15eV左右。——B.Seredyuketal,Phys.Rev.A71(2005)022705-7.50-400keV/amu的H+和C3+引起水分子解离产生各类分子片断的反应截面。对于H+,主要的反应产物是H2O+(电离化,部分解离）,σ(H2O+)σ(OH+)σ(O+)对于C3+,完全解离,形成更多的H+和O+低能离子引起气态水分子的片断化和电离反应截面——重离子比轻离子的解离效率要高低能粒子辐射水冰的研究不同离子辐射水冰形成H2O2的产额与离子剂量的关系,Ar+最高,H+最低,且剂量达到一定值后饱和。——O.Gomisetal,PlanetSpaceSci.52(2004)371.低能粒子辐射水及各种简单溶液冰的研究30keVHe+辐射N2:H2O:CH460keVAr2+辐射N2:H2O:CH3OH和混合溶液冰的红外图谱N2:CH3OH混合溶液冰的图谱——G.Strazzullaetal,NIMB166-167(2000)13.质量沉积效应:只要试验系统中含氮，不管来自注入离子还是本底元素，都有一定几率形成含氮基团He+和Ar2+辐射含N、O、C的混合冰的红外光谱N+辐射仅含C.H、O的混合冰的红外光谱——G.Strazzullaetal,NIMB166-167(2000)13.实验室模拟宇宙低能粒子辐射水及各种简单溶液冰的研究离子注入简单分子合成含氮化合物,包括氨基酸和核苷酸——Ar+注入H2O:N2,生成NO2,NO,N2O——Ar+注入N2:H2O:CH4,生成CO2,HNCO,N2O,CO,HCN,CH2N2——N+注入只含C和O的靶生成R-OCN和HCN——N+注入醋酸钠和丙二酸钠合成甘氨酸——N+注入琥珀氨酸合成甘氨酸和天冬氨酸注入元素可与本底元素共同参与反应,形成新的化合物甚至是级联的合成反应。氰基类化合物如HCN,HNC,HNCO,NH3,NH4OCN,NH4CN可能与生物分子如氨基酸和多肽的早期合成相关——M.H.Mooreetal.Icarus161(2003)486-500.T.Schlatholter,F.Alvarado,R.HoekstraNucl.Instrum.Meth.B233(2005)62.4keV/amuCq+(q=1–6)轰击胸腺嘧啶离子电荷数与碎片能量的关系电荷效应:keV离子引起DNA/RNA结构单元的损伤

离子与DNA/RNA分子相互作用DNA/RNA组成分子:Ionfragmentspectroscopy,离子片断质谱DNA链:DNAles