Los electones lentos se pueden usar para destruir las células cancerosas, pero no se ha entendido bien cómo sucede exactamente esto. Ahora los científicos han podido demostrar que un efecto previamente poco observado en realidad juega un papel fundamental: debido a un proceso llamado interatómicoLa desintegración de Coulombic, un ion puede transmitir energía adicional a los átomos circundantes. Esto libera una gran cantidad de electrones, con la cantidad justa de energía para causar un daño óptimo al ADN de las células cancerosas.
Los haces de iones a menudo se usan hoy en día para el tratamiento del cáncer: esto implica que los átomos cargados eléctricamente se disparan contra el tumor para destruir las células cancerosas. Aunque, en realidad, no son los iones mismos los que causan el daño decisivo. Cuando los iones penetran a través de material sólido, puedencomparten parte de su energía con muchos electrones individuales, que luego continúan moviéndose a una velocidad relativamente baja, y son precisamente estos electrones los que destruyen el ADN de las células cancerosas.
Este mecanismo es complejo y aún no se comprende completamente. Los investigadores de TU Wien ahora han podido demostrar que un efecto previamente poco observado en realidad desempeña un papel fundamental en este contexto: debido a un proceso llamado decaimiento inteligómico de Coulombic, un ion puedeTransmitir energía adicional a los átomos circundantes. Esto libera una gran cantidad de electrones, con la cantidad justa de energía para causar un daño óptimo al ADN de las células cancerosas. Para comprender y mejorar aún más la efectividad particular de la terapia de iones, estoabsolutamente debe tenerse en cuenta el mecanismo. Los resultados fueron publicados recientemente en la publicación especializada Revista de Cartas de Química Física .
Una partícula rápida, o muchas lentas
Cuando una partícula cargada penetra un material a gran velocidad, como el tejido humano, deja un desorden atómico gigante a su paso: "Esto puede desencadenar toda una cascada de efectos", dice Janine Schwestka, autora principal del recientepublicación, que actualmente está trabajando en su disertación en el equipo dirigido por el profesor Friedrich Aumayr y el Dr. Richard Wilhelm. Cuando el ion se mueve a través de otros átomos, estas y otras partículas pueden ionizarse, los electrones rápidos vuelan alrededor y luego chocan con otras partículas.En última instancia, un ion rápido y cargado puede desencadenar una lluvia de partículas de cientos de electrones, cada uno con mucha menos energía.
En la vida cotidiana, estamos acostumbrados a que los objetos rápidos tengan efectos más dramáticos que los más lentos: un balón pateado con toda su fuerza causa mucho más daño en una tienda de porcelana que uno que se enrolla suavemente. Sin embargo, a nivel atómico,esto no se aplica: "La probabilidad de que un electrón lento destruya una cadena de ADN es mucho mayor. Por el contrario, un electrón extremadamente rápido normalmente vuela más allá de la molécula de ADN sin dejar rastro", explica Janine Schwestka.
De una capa de electrones a otra
El equipo de TU Wien examinó recientemente un efecto extremadamente especial, a saber, la desintegración de Coulombic interatómica. "Los electrones del ion pueden asumir diferentes estados. Dependiendo de cuánta energía tienen, pueden ubicarse en uno de loscapas internas, cerca del núcleo, o en una capa externa ", dice Janine Schwestka. No todos los espacios de electrones posibles están ocupados. Si una capa de electrones en el rango de energía media es libre, un electrón puede cruzar hacia allí desde una capacon mayor energía. Esto libera energía, que luego puede pasar al material a través de la descomposición inteligómica de Coulombic: "El ion transfiere esta energía a varios átomos en la vecindad directa al mismo tiempo. Un electrón se separa de cada uno de estos átomos, pero porquela energía se divide entre varios átomos, estamos hablando de muchos electrones realmente lentos ", explica Schwestka.
xenón y grafeno
Con la ayuda de una ingeniosa configuración experimental, ahora ha sido posible demostrar la eficacia de este proceso. Los iones de xenón con carga múltiple se disparan en una capa de grafeno. Los electrones de las capas externas de xenón cambian a una posición en otra capa con menosenergía, haciendo que los electrones se desprendan de numerosos átomos de carbono en la capa de grafeno, que luego son registrados por un detector, para medir su energía ". De hecho, de esta manera, pudimos demostrar que la descomposición inteligómica de Coulombic juega un papelpapel vital en la generación de una gran cantidad de electrones libres en el material ", dice el profesor Friedrich Aumayr.
Para describir correctamente la interacción de los haces de iones con materiales sólidos o tejidos orgánicos, este efecto debe tenerse absolutamente en cuenta. Esto es importante, por un lado, para optimizar las terapias con haces de iones para el tratamiento del cáncer, pero también para otros importantesáreas, como proteger la salud de los equipos de la estación espacial, donde está expuesto al bombardeo constante de partículas de la radiación cósmica.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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