Благодаря лучшему пониманию того, как биомолекулы, такие как ДНК, повреждаются ионизирующим излучением, исследователи могут сделать важные новые шаги в направлении более эффективных методов лечения рака. Подобно молекулярным пулям, тяжелые ионы, проходя через воду, оставляют после себя следы нанометрового масштаба; рассеивание вторичных электронов, когда они вкладывают свою энергию.
Эти электроны могут затем присоединиться к соседним молекулам, если они имеют более низкую энергию, что потенциально может привести к их последующему фрагментированию; или они могут вызвать более прямую фрагментацию, если у них более высокая энергия. Поскольку вода составляет 70% всех молекул в живых клетках, этот эффект особенно выражен в биологических тканях.
В своем предыдущем исследовании команда Цучиды бомбардировала жидкие капли, содержащие аминокислоту глицин, быстрыми тяжелыми ионами углерода, а затем идентифицировала полученные фрагменты с помощью масс-спектрометрии. Опираясь на эти результаты, исследователи теперь использовали компьютерные модели, включающие методы случайной выборки, для моделирования вторичного рассеяния электронов вдоль водной дорожки иона углерода.
Это позволило им рассчитать точные энергетические спектры вторичных электронов, образующихся при ионной бомбардировке; раскрывая, как они связаны с различными типами производимых фрагментов глицина. С помощью этого подхода Цучида и его коллеги показали, что в то время как электроны с энергией ниже 13 электронвольт (эВ) продолжали производить отрицательно заряженные фрагменты, включая ионизированный цианид и формиат, электроны в диапазоне от 13 до 100 эВ создавали положительные фрагменты, такие как метиленамин.