加速重离子辐射对水稻的生物学效应研究——Ⅰ.加速重离子及~(60)Coγ射线辐照水稻干种子的当代生物学效应

用高传能线密度(LET)的~(56)Fe(190keV/μ)、~(40)Ar(90keV/μ)离子束及低LET的~(60)Coγ射线(0.27keV/μ)照射水稻干种子,对当代幼苗生长、根尖微核细胞率和染色体畸变率的效应,进行了实验分析。结果表明:对比三种辐射源,微核细胞率与染色体畸变率均随处理剂量增加而增加,且呈线性关系。以幼苗的生长半抑制剂量(D_(50))为指标,三种电离辐射(~(56)Fe、~(40)Ar离子束和~(60)Coγ射线)的相对生物学效应(RBE)比值为6.3∶1.9∶1。以微核细胞率为指标,三者的RBE比较值为11∶4∶1。可见高LET的~(56)Fe和~(40)Ar比低LET的~(60)Co有较高的辐射生物学效应,尤其是在诱发细胞核染色体畸变和微核出现方面,高LET离子束有很高的效率。     

不同LET碳离子对V79细胞辐射敏感性的影响

以中国仓鼠肺V79细胞为材料,利用兰州近代物理研究所重离子研究装置（HIRFL）产生的碳离子,研究了不同线性能量传递（LET）的重离子对体外培养细胞的存活效应,并与γ射线的结果作了比较。结果表明,不同LET碳离子引起细胞失活效应由大到小的顺序依次为125、200、700keV/μm。碳离子表现为无肩区的存活曲线,属单靶单击模型,γ射线表现为有肩区的存活曲线,属多靶单击模型。LET值为125、200、700keV/μm时得到的失活截面分别为35、12、8μm^2。当细胞存活比率为0.1和0.37,在LET为125keV/μm时得到相对生物学效应（RBE）值为1.47和2.19。     

仓鼠V79细胞对加速碳离子的辐照致死效应

分别测定了传能线密度（LET）为125．5、200、700keV／μm碳离子辐照仓鼠V79细胞的存活曲线，由存活曲线确定了上述3种碳离子辐照时V79细胞的失活截面依次为7．86±0．17、10．44±1．11、32．32±3．58μm2。以V79细胞对60Coγ射线的存活响应为参考值，给出了对应于上述3种碳离子照射周％、20％、50％、80％存活水平下的相对生物学效应（RBE），结果表明125．5keV／μm碳离子的RBE值在各个存活水平下都为最大。提示：以存活为生物学终点的RBE最大值在LET值小于200keV／μm的碳离子辐照时出现。     

The Experimental Measurement of the Relative Biological Effectiveness of Carbon Ions with Different Qualities

The relative biological effectiveness （RBE） of carbon ions with linear energy transfer （LET） of 172 keV/μm and 13.7 keV/μm were determined in this study. The clonogenic survival and premature terminal differentiation were measured on normal human fibroblasts AG01522C and NHDF after exposure of the cells to 250 kV X-rays and carbon ions with different qualities. RBE was determined for these two biological end points. The results showed that the measured RBE10 with a survival fraction of 10% was 3.2 for LET 172 keV/μm, and 1.33 for LET 13.7 keV/μm carbon ions. RBE for a doubling of post-mitotic fibroblasts （PMF） in the population was 2.8 for LET 172 keV/μm, and 1 for LET 13.7 keV/μm carbon ions. For the carbon ion therapy, a high RBE value on the Bragg peak results in a high biological dose on the tumour. The tumour cells can be killed effectively. At the same time, the dose on healthy tissue would be reduced accordingly. This will lighten the late effect such as fibrosis on normal tissue.     

质子致DNA链断裂损伤的剂量效应研究

质子作为一种高传能线密度（LET）的辐射，具有能量沉积与局部剂量远大于低LET辐射（如X射线、γ射线和电子束等）的特点，通过物质时有完全不同的径迹结构，能够更有效的诱发DNA发生双链断裂，产生更多的不能修复性损伤，引起细胞的转化和死亡以及癌的发生等较高的相对生物效应（RBE）。在DNA分子水平上研究质子致生物损伤的机理，深入了解其辐射特点及危害程度，并研究相应的防护途径十分重要，     

12C6+离子辐照诱发人类肝L02细胞hprt基因突变的研究

本文研究12C6 离子辐照人类肝细胞系L02细胞诱发hprt基因突变与剂量的效应关系,为正确评价重离子对人体正常组织细胞的辐射风险及危害提供基础数据和依据.分别用12C6 离子束(LET为30 keV/μm)和X射线(LET为0.2 keV/μm)对L02细胞进行0～6Gy照射后,用克隆形成法检测细胞的存活分数,另外在含有6-TG的培养基中克隆、筛选hprt突变细胞株,测定突变频率.结果表明:12C6 离子辐照后L02细胞的存活分数明显小于X射线照后.两种射线照射后,每106个存活细胞中突变克隆的个数随照射剂量增大而增大,受照细胞的突变频率也都在1Gy处最大.但相对于X射线,人类肝细胞系L02细胞对高LET重离子辐射更敏感,而且12C6 离子束诱发更多的存活细胞hprt基因突变.     

高阻NTD硅低能β,γ和X射线探测器

本文叙述了高阻NTD硅低能β,γ和X射线探测器的制备工艺和性能,探测器的灵敏面积为15mm~2,厚2.3mm。在77K温度下用脉冲光反馈前置放大器对最大端点能量为18.6keV的氚β,~(241)Am 59.5keV的低能γ和X射线的能谱及~(55)Fe 5.9keV的X射线进行了测量。对~(55)Fe 5.9keV的X射线能量分辨率为190eV,并可在室温下存放。     

氚生物效应研究近期概况及展望

本文从远期效应研究(包括躯体效应和遗传效应)和相对生物效应(RBE)值研究两个方面扼要概括了近期国内外对氚生物效应研究的进展情况,并就其今后的发展予以展望。     

低剂量氚水β射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响

通过染色体非稳定性畸变来研究低剂量氚水β射线的生物效应。将人体外周血与氚水混合培养24h和48h,共培养72h后获细胞得到与氚水作用后染色体畸变的频率并与相同剂量下⁶⁰Co γ射线的细胞效应对比。将实验结果进行回归方程拟合,得到HTO β射线的最佳回归方程Y=（0.001±0.004）+（0.062±0.018）D+（0.053±0.010）D²（n=3,r²= 0.995,P<0.01）;通过比较HTO与γ射线的最佳回归方程可知,方程系数的主要区别在b值,提示在低剂量的情况下β射线诱发畸变的能力更强。将⁶⁰Co γ射线作为参考可得HTO β射线的相对生物效能（RBE）最大值出现在0.06 Gy,为2.17,RBE值随着剂量的增大而减小。     

氚水生物学效应研究

本文概述中国辐射防护研究院近十余年有关氚水生物学效应研究工作,包括氚水在体内的分布和代谢;氚水β射线对胎鼠中枢神经发育的影响,其中包括脑重量变化、组织学变化和剂量与机能效应;氚水对性腺的影响;氚水的细胞生物学效应;氚水的致癌效应,在致癌效应中进行了体外细胞恶性转化实验和动物长期饮用氚水的致癌效应观察,都获得了阳性结果。在各实验中,部分求出了相对生物效应RBE值。     

重离子照射肿瘤细胞的相对生物学效应值

对人肝癌细胞SMMC-7721细胞和黑色素瘤细胞A375细胞,进行80.55MeV 12C6 离子、X射线和γ射线照射,通过克隆存活实验获剂量-存活曲线,以X射线或γ射线为标准,计算重离子的相对生物学效应(Relative biological effectiveness,RBE ).结果显示,两种细胞的重离子RBE值都大于1,且分次照射的RBE大于单次照射.重离子照射SMMC-7721细胞的RBE高于A375细胞,分次照射的差异更明显.重离子具有独特的物理特性及高传能线密度(Line energy transfer,LET)下的强杀伤作用,可有效杀伤不同肿瘤细胞,减弱了细胞间的敏感性差异.临床的分次照射重离子治疗时,细胞的亚致死修复明显降低,可采取较少的照射次数达到杀伤肿瘤的目的,提高肿瘤治疗效率,减轻病人痛苦.     

BIXS技术测量氚化钛膜氚活度实验方法研究

完成了BIXS能谱测量系统的组建及调试,对BIXS技术测量氚化钛膜氚活度的实验方法进行了研究。实验获得了空气和Ar气介质中的X射线能谱,与空气介质相比,除有两个相同峰位能量为4.5 keV和5.0 keV的谱峰和峰强度(或峰面积)分别减弱至约为0.4%、1%外,还增加了3.0 keV、9.0keV的两个谱峰;同时获得了不同氚活度氚化钛膜的X射线能谱,结果表明氚活度决定着X射线能谱的峰面积,具有良好的线性关系。     

氚水诱发中国仓鼠肺细胞恶性转化研究

本实验使用低浓度氚水(9.25×10~(?)-3.7×10~6Bq/mL)诱发中国仓鼠肺(CHL-1)细胞恶性转化,实验中作了不同时间的照射(24、48、72、96h),累积吸收剂量为0.055—0.88Gy。实验结果表明,氚水在此剂量范围引起该细胞的恶性转化率为3.28%—13.0%。实验中平行使用~(137)Csγ射线照射诱发该细胞恶性转化,剂量率为0.359Gy/d,照射时间与氚水组相同,累积吸收剂量为0.359—1.44Gy。γ射线在此剂量范围引起该细胞的恶性转化率为2.59%—13.4%。上述结果说明,两者的转化率与剂量相关。根据上述两种射线诱发 CHL-1细胞恶性转化率,求出氚水相对于γ射线的相对生物效应(RBE)为1.6。实验中同时作了形态学观察和细胞移植于动物的实验,实验结果都证明了转化了的细胞具有恶性细胞的形态和行为。     

ICRP第148号出版物《参考动植物的辐射权重》内容简介

长期以来认识到,电离辐射的给定吸收剂量(单位戈瑞,Gy)对生物体的生物学影响程度可能取决于所涉及的辐射类型。这种差异已经通过实验得到量化,并称为特定辐射类型的相对生物效能(RBE)。RBE值是通过实验测定的,是产生相同水平的观测效应的试验辐射和低传能线密度(LET)参考辐射的剂量比。在包括人类和动物细胞系的体外实验和动物体内实验中,测量了各种终点的RBE值。     

ICRP 第148号出版物《参考动植物的辐射权重》内容简介

正长期以来认识到,电离辐射的给定吸收剂量(单位戈瑞,Gy)对生物体的生物学影响程度可能取决于所涉及的辐射类型。这种差异已经通过实验得到量化,并称为特定辐射类型的相对生物效能(RBE)。RBE值是通过实验测定的,是产生相同水平的观测效应的试验辐射和低传能线密度(LET)参考辐射的剂量比。在包括人类和动物细胞系的体外实验和动物体内实验中,测量了各种终点的RBE值。     

重复照射增强X射线能量研究

超短脉冲激光辐照固体靶可产生能量从keV到100 MeV的硬X射线,X射线能量与入射激光强度I存在定标关系,当激光强度为10~(14)～10~(18)W/cm~2时,定标率为E∝(Iλ~2)~k,其中:λ为入射激光波长;不同实验条件下不同物理模型给出的k的取值范围为1/3～1。在I≈10~(16)W/cm~2条件下,以往实验测量到的X射线能量在几十keV到几百keV之间。本实验在I≈10~(16)W/cm~2条件下,重复照射同一靶点,可增强X射线能量。     

单细胞凝胶电泳技术检测碳离子束和X射线照射对Lewis肺癌细胞的DNA损伤

比较研究了 89.63 MeV/u 的碳离子束和 6 MeV 的 X 射线照射 Lewis 肺癌细胞所致的细胞克隆存活和DNA 损伤效应,以探讨单细胞凝胶电泳检测细胞辐射敏感性及重离子束治疗肿瘤的优势.结果表明,在 10%细胞存活水平上碳离子束的相对生物学效应(Relative biological effectiveness,RBE)值达到1.77.单细胞凝胶电泳检测损伤 DNA 尾部百分含量(Tail DNA,TD)和Olive尾矩(Olive tail moment,OTM)的剂量效应曲线表明,X射线的剂量效应曲线为线性,而碳离子束诱导出-个包含线性和指数项的双阶段效应曲线.碳离子束辐照剂量大于8 Gy后TD和OTM都存在饱和效应.在2 Cy的剂量点,高传能线密度(LET)碳离子束比X射线产生更低的存活分数和更高的初始 OTM.本研究提示:在Lewis肺癌细胞中,碳离子束照射比x射线产生更为强烈的细胞致死和DNA损伤效应,可使肿瘤治疗具有更高效率.     

质子致生物辐射效应初步实验研究

在长期载人航天中,空间辐射对人体是一种严重的威胁。宇宙辐射源(天然空间电离辐射源)主要是银河宇宙射线和随机发生的太阳粒子辐射(质子事件)。银河宇宙射线的主要成分是约占84.3%的质子,约占14.4%的α粒子及约占1.3%的重离子。质子具有高传能线密度(LET),与低LET(如电子、X射线和γ射线)辐射相比,具有较高的相对生物学效应(RBE),能诱发DNA分子中出现更多的双链断裂,从而更有效的杀伤细胞、更易诱发突变或改变细胞的生长特性。航天辐射防护剂的使用是宇航员个体防护必不可少的部分,研制高效低副作用的航天辐射防护剂是未来载人航天辐…     

Killing effect of Chinese hamster V79 cells exposed to accelerated carbon ions and RBE determination

Survival curves of Chinese hamster V79 cells exposed to accelerated carbon ions with linear energy transfers of 125.5, 200 and 700keV/μm were measured, respectively. Inactivation cross sections corresponding to the irradiation above were deduced from the V79 cell survival curves. They are 7.86±0.17, 10.44±1.11 and 32.32±3.58μm2 in turn. With the surviving response of V79 cells to 60Co γ-rays as a reference value, relative biological effectiveness at 10%, 20%, 50% and 80% survival levels were given for the accelerated carbon ions. The results showed that carbon ions with LET of 125.5keV/μm had a higher value of RBE at all the four survival levels than the carbon ions with other LETs. It was prompted that the maximum value of RBE for the V79 cell surviving as the biological endpoint emerged at the LET below 200 keV/μm for carbon ions.     

氚水的致癌效应研究

氚水的致癌效应研究工作包括两部分。第一部分为体外细胞转化实验,使CHL-1细胞受氚水照射24～96h,比活度为9.25×10~5～3.5×10~6Bg/ml,累积剂量为0.055～0.88Gy。并以~(137)Cs γ射线为参考射线,以恶性转化率为终点求得氚水相对于γ射线的RBE值为1.6。第二部分观察了大鼠长期(1.5a)饮用氚水、其比活度为2.22×10~5,1.11×10~5Bq/ml,对照组饮用自来水。结果表明,大剂量组的肿瘤总发病率和恶性肿瘤的发病率与小剂量组和对照组相比在统计学上有明显差异。