لیست دبیر فیزیک
ویدیو آموزشی فیزیک
ما را در اینستاگرام دنبال کنید
ما را در تلگرام دنبال کنید
اپتیک و فوتونیکخبر های فیزیکماده چگال

الکترون های کند برای مبارزه با سرطان

الکترون های کند با احتمال بیشتری نسبت به الکترون های تند، سلول های سرطانی را از بین می برند.

الکترون های کند برای مبارزه با سرطان:

slowelectron الکترون های کند برای مبارزه با سرطان
Janine Schestka. Credit: TU Wien

پرتوهای یونی امروزه در درمان سرطان مورد استفاده قرار می گیرند: این شامل اتم هایی با بار الکتریکی است که به تومور شلیک می شوند تا سلول های سرطانی از بین بروند. در واقع خود یونها نیستند که موجب ار بین رفتن سلول ها می شوند بلکه  هنگامی که یونها به مواد جامد نفوذ می کنند، می توانند بخشی از انرژی خود را با بسیاری از الکترونهای دیگر به اشتراک بگذارند، که موجب می شود الکترون ها با سرعت نسبتا کمتری حرکت کنند. و دقیقاً این الکترون های کند هستند که می توانند DNA سلول های سرطانی را از بین ببرند.

این مکانیسم پیچیده است و هنوز کاملاً درک نشده است. محققان TU Wien اکنون توانسته اند ثابت کنند که این اثر که قبلا کمتر دیده شده، در واقع نقش اساسی در این زمینه دارد. با توجه به فرآیندی به نام فروپاشی کولومبیک بین اتمی، یون می تواند انرژی اضافی را به اتم های اطراف منتقل کند که تعداد زیادی الکترون را آزاد می کند. در واقع انرژی مناسب برای ایجاد صدمه بهینه به DNA سلولهای سرطانی. و برای درک و بهبود بیشتر اثر خاص یون درمانی، این مکانیسم باید در نظر گرفته شود. این نتایج در نشریه تخصصی Journal of Physical Chemistry Letters منتشر شده است.

یک ذره سریع یا تعداد زیادی ذره کند

هنگامی که یک ذره باردار با سرعت زیادی به بافت انسان نفوذ می کند، در پی آن یک آشفتگی بزرگ اتمی را بوجود می آورد. “این می تواند یک دسته بزرگ از اثرات را ایجاد کند”. Janine Schwestka ، نویسنده اصلی این مقاله،که در حال حاضر در پایان نامه خود در تیمی به سرپرستی پروفسور فردریش آومایر و دکتر ریچارد ویلهلم کار می کند، می گوید: هنگامی که یون به داخل اتمهای دیگر حرکت می کند، سایر ذرات می توانند یونیزه شوند. الکترون های تند به اطراف پرواز می کنند و سپس با ذرات دیگر برخورد می کنند. در نهایت، یونی باردار و تند می تواند باعث ایجاد آبشاری از صدها الکترون شود که هرکدام انرژی کمتری دارند.

در زندگی روزمره، ما می دانیم چیزهای سریع اثر چشمگیرتری نسبت به چیزهای کند دارند. یک شوت بسیار قوی به توپ فوتبال در یک فروشگاه چینی آسیب بیشتری نسبت به شوت آرام وارد می کند. ولی در سطح اتمی اینطور نیست. Janine Schwestka می گوید:  “احتمال از بین بردن رشته DNA توسط الکترون های کند بسیار بیشتر از الکترون های تند است. یک الکترون بسیار سریع معمولاً بدون گذاشتن هیچ اثری از مولکول DNA عبور می کند.”

از یک پوسته الکترونی به دیگری

تیم TU Wien اخیراً نگاهی دقیق تر به اثر فروپاشی کولومبیک بین اتمی کردند. “الکترون های یون می توانند حالت های مختلفی را اختیار کنند. بسته به میزان انرژی،  آنها می توانند در یکی از پوسته های داخلی، نزدیک به هسته یا در یک پوسته بیرونی قرار گیرند.” همه فضاهای الکترونی ممکن اشغال نمی شوند. اگر یک پوسته الکترونی در محدوده انرژی متوسط ​​خالی باشد، الکترون می تواند از داخل پوسته، با انرژی بالاتر از آن عبور کند. این انرژی آزاد شده، می تواند از طریق فروپاشی کولومبیک بین اتمی به ماده منتقل شود. Schwestka توضیح می دهد: “یون به طور هم زمان این انرژی را به چندین اتم مجاور به طور مستقیم منتقل می کند. یک الکترون از هر یک از این اتم ها جدا می شود اما به دلیل اینکه انرژی بین چند اتم تقسیم می شود، تعداد زیادی الکترون کند خواهیم داشت.”

زنون و گرافن

اکنون با کمک مجموعه آزمایشگاهی مبتکرانه، می توان اثربخشی این روند را اثبات کرد. یونهای زنون با بار چند برابر، در یک لایه گرافن شلیک می شوند. الکترون های موجود در پوسته های زنون بیرونی به موقعیتی در پوسته دیگر با انرژی کمتری تبدیل می شوند و باعث می شوند که الکترون ها از اتم های کربن زیادی در لایه گرافن جدا شوند، که سپس توسط یک ردیاب ضبط می شوند تا انرژی آنها را اندازه گیری کنند. پروفسور فریدریش اومایر می گوید: “در واقع، از این طریق، ما توانستیم نشان دهیم که فروپاشی کولومبیک بین اتمی نقش مهمی در تولید تعداد زیادی الکترون آزاد در مواد بازی می کند.”

برای توصیف صحیح برهمکنش پرتوهای یونی با مواد جامد یا بافتهای آلی، این اثر کاملاً باید در نظر گرفته شود. این مهم برای بهینه سازی روش های پرتوهای یونی برای درمان سرطان، برای سایر مناطق مهم مانند محافظت از سلامت خدمه ایستگاه های فضایی، جایی که شما در معرض بمباران ذرات ثابت از اشعه کیهانی قرار دارید، باید در نظر گرفته شود.

ترجمه توسط مصطفی کبیری

منبع
متن اصلی خبر
برچسب ها

کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن