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，     

32 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。     

质子剂量和DNA浓度对DNA损伤的影响

利用HI-13串列加速器产生的16 MeV质子,使用凝胶电泳技术对添加和未添加甘露醇的pUC19质粒DNA溶液中DNA分子形态变化进行了观测,研究了同一剂量下不同DNA浓度及同一DNA浓度下不同剂量对DNA链断裂产额的影响.结果表明,未添加甘露醇溶液中DNA浓度效应较明显.两种体系下DNA均表现出明显的剂量响应,即分子...     

γ射线诱导DNA损伤中DNA浓度的影响

作为生物体中的一类基本生物大分子，DNA是离子辐射引致生物效应的关钆靶分子。双链断裂（DSB）是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤，非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤。在辐射损伤过程中，射线品质、剂量以及生物体的辐射敏感性等对生物体的损伤程度都有重要影响，已有很多涉及这些方面的报道。DNA浓度可能也是影响辐射致DNA损伤程度的重要因素。     

质子和中子引起的单粒子效应及其等效关系理论模拟

根据器件几何尺寸、掺杂浓度、偏压等因素确定灵敏体积和临界电荷,从而提出单粒子效应的物理模型。考虑了质子和中子在硅中的弹性散射、非弹性散射、两体反应、多体反应以及质子的库仑散射等所有相互作用类型,采用蒙特卡罗方法模拟跟踪入射粒子与核的相互作用以及各种次级带是粒子和反冲核的能量沉积过程。采用Ziegler的拟合公式精确计算质子、a粒子、氚核、反冲核等带电离子的能量沉积。根据模拟结果确定了两种粒子引起的单粒子效应等效系数,并将模拟结果与实验数据进行了对比。     

辐射致DNA损伤中DNA浓度的影响

在水溶液中，DNA以微观的形态存在，由于布朗运动以及DNA之间的相互作用的存在，使得DNA的浓度可能影响着DNA的微观分布，从而影响DNA损伤，这在我们以前的实验中已有了初步的观测与发现。关于DNA浓度对DNA损伤的影响的报道很少，实验结果不统一，也不系统，且以前的报道均为低LET射线辐射后的结果。关于高LET的重离子的研究目前尚未见诸报道。     

离子致DNA损伤的实验研究

脱氧核糖核酸(DNA)是辐射生物学效应最重要的靶分子,研究其电离辐射损伤具有重要意义。DNA双链断裂被认为是最重要的原初损伤。此实验用原子力显微镜研究重离子致DNA双链断裂。 首先设计了~(241)Am放射源辐照装置,用它产生的能量为5.48 MeV的α粒子(在水中的LET约为90 keV/μm),对大肠杆菌的超螺旋状ρ GEM-T质粒DNA进行了辐照。辐照剂量为1、4、8和12 Gy。     

^7Li离子辐射致DNA损伤中的剂量率效应

在辐射致生物体损伤过程中，射线种类、剂量以及生物体的辐射敏感性等多种因素对生物体的损伤均有重要影响。剂量率是电离辐射的一个重要参数，对于放疗来说，更是不容忽视。     

重离子辐射致肝癌细胞DNA损伤的时间效应初探

以SMMC-7721肝癌细胞为材料，采用单细胞凝胶电泳(Single cell gel electrophoresis，SCGE)实验方法，利用兰州近代物理研究所重离子研究装置(HIRFL)产生的氖离子(80MeV/u^20Ne^10 )，研究重离子对肿瘤细胞DNA的损伤程度随时间的变化情况。结果表明，重离子辐照所致原初损伤与剂量呈线性正相关；继续培养24h内有明显的DNA两次损伤现象。     

低能光子致DNA链断裂的蒙特卡罗模拟研究

为研究不同类型和能量的粒子照射细胞核DNA时导致的DNA损伤等辐射生物效应,建立了DNA、染色质原子模型,并开发了纳剂量蒙特卡罗程序NASIC。该程序可模拟包括光子、电子、质子在内的多种粒子在生物介质中的作用过程,既包括物理和化学径迹结构,也包括后续的生物响应过程。使用NASIC程序模拟了~(137)Cs源、Al的K层特征X射线(Al_K)源照射哺乳动物细胞后造成的单链断裂和双链断裂产额。研究结果表明,本文使用的DNA原子模型更加接近真实结构,DNA双链断链产额计算结果与实验值吻合较好。     

电离辐射引起的DNA链断裂损伤及其修复

DNA链断裂是电离辐射的主要生物学效应之一,单链断裂由一次击中造成,所以与辐射剂量成线性关系,双链断裂可以一次击中造成,也可由两个位置相关的单链断裂迭加而成,所以与辐射剂量成线性——平方关系。已有各种理化方法能测定活细胞内的单链断裂和双链断裂数。细胞具有修复DNA链断裂的能力,但其机制远不如切除修复机制那么清楚。未修复的链断裂是致死的,被修复的单链断裂完全恢复DNA的正常结构与功能,被修复的双链断裂的生物学效应如何还不清楚。剂量率对辐射的生物学效应有重要影响。     

65 nm工艺SRAM低能质子单粒子翻转错误率预估

质子单粒子效应是纳米工艺集成电路空间应用面临的主要辐射问题之一。本文开展了一款商业级65 nm工艺4 M×18 bit随机静态存储器（SRAM）质子单粒子翻转实验研究。针对地球同步轨道、低地球轨道,使用Space Radiation 7.0程序,预估了低能质子、高能质子和重离子引起的错误率。错误率预估分析结果表明,不同轨道及环境模型下低能质子错误率占总错误率的比例范围为1%~86%,其中太阳质子事件、地球俘获带等环境模型中低能质子单粒子翻转引起的错误率占主导,建议空间应用的元器件对低能质子不敏感。     

36 ^7Li离子辐射中直接和间接作用致pUC19 DNA损伤研究

电离辐射的直接和间接作用（自由基）可引起DNA分子的碱基损伤、链断裂（包括单链和双链断裂）和交联等多种损伤。其中，双链断裂（DSB）是辐射引起的各种生物效应中最重要的原初损伤。在液态环境下，辐射诱导产生的自由基可能是单链和双链断裂发生的主要原因。因此，建立适当的体外模式系统来研究自由基诱导单链和双链断裂的反应动力学是十分必要的。本实验利用原子力显微镜（AFM）开展了重离子辐射中直接和间接作用致DNA链断裂的反应动力学研究。     

基于半导体集成电路辐射效应的空间辐射环境探测器

空间辐射环境能够引起半导体集成电路发生的总剂量效应、单粒子效应等辐射效应,可以被用来进行空间辐射环境监测。在一定条件下,基于此原理的探测器具有常规的面垒型探测器以及PIN型探测器等所不具备的优点。尤其适合航天器舱内带电离子探测和用于航天医学的个人辐射剂量探测。介绍了三种基于半导体器件辐射效应的探测器。     

13 DNA损伤谱的模拟和分析

随着科学技术的发展，辐射生物效应的研究越来越引起人们的重视。脱氧核糖核酸（deoxvribonucleic acid，DNA）是生物体的遗传物质，也是辐射生物学效应研究的最重要的靶分子，DNA的辐射损伤问题一直是分子放射生物学的中心课题。对DNA原初损伤谱的模拟和计算，是对辐射作用机理解释和预测的第1步，DNA损伤谱的理论模拟已成为本领域的一个强有力的工具。辐照损伤的复杂程度对于细胞的修复、细胞凋亡以及放射治疗等等有很大的影响，因而DNA损伤的研究对于癌症的治疗、辐射环境的健康评估以及辐射防护等等是非常重要和必要的。     

质子和中子的单粒子效应等效性实验研究

通过实验方法确定了高能质子和中子引起的单粒子效应等效关系，实验中采用金箔散射法降低了质子束流强度，并利用热释光剂量计（TLD）进行质子注量的监测，采用新研制的存储器长线实时监测系统，进行了64K位至4M位的SRAM器件单粒子效应实验，确定了两种粒子引起单粒子效应等效关系。     

DNA分子及其双链断裂碎片的AFM观测

生物大分子DNA是生命信息的载体,是辐射生物学效应最重要的靶分子。为了进一步研究辐射致DNA损伤的机理,首先需要掌握观测DNA分子及其双链断裂(Double Strand Breaks,DSB)碎片的技术。在大气状态下,使用先进的原子力显微镜(AFM)技术获得了3种经过提纯的DNA分子的直观图像;在水溶液中,利用~(241)Am-α源辐照装置对其中一种DNA分子进行了低剂量照射,利用AFM     

碳化硅结势垒肖特基二极管的质子辐射效应

碳化硅结势垒肖特基二极管(SiC JBS)是新一代航天器电推进系统的关键部件,但高能粒子辐射严重威胁其可靠性与稳定性。为揭示其辐射损伤机理,为其抗辐射加固设计与考核评估储备数据,本研究基于加速器开展了先进商用SiC JBS 10~20 MeV中能质子地面辐照实验,并提取器件辐照前后的正向伏安特性、反向伏安特性、电容电压等电学参数及缺陷特性。系统分析器件关键特性随辐照条件的改变规律。结果显示,质子辐照引起了器件肖特基势垒升高、载流子浓度降低,且10 MeV较低能质子导致的位移损伤退化更严重。分析认为,PN结界面缺陷导致高性能商用SiC JBS反向电学性能对中能质子的辐照更加敏感,正向特性相对稳定,辐照生碳缺陷造成载流子去除效应是引起SiC JBS性能退化的主要机制。     

北斗三号导航卫星高能质子及单粒子风险监测载荷开发

针对MEO轨道空间粒子辐射对卫星在轨运行时产生的多种辐射效应,在北斗三号导航卫星M15/M16上配置了高能质子及单粒子风险监测载荷.这是国内首次提出在该轨道开展空间高能质子能谱(3～300 MeV)、粒子辐射LET谱(1～100 MeV/(mg/cm2))、典型器件单粒子翻转及辐射剂量(0～2x 106 rad(Si)...