高LET下FLASH效应实验观测的化学径迹结构分析

“A chemical track structure analysis of the experimental observation of the FLASH effect at high LET” 

作者：Emanuele Scifoni 

 单位：TIFPA-INFN -特伦托基础物理与应用研究所

     碳离子束治疗是一种应用频率较低，但不断增长的粒子治疗方式，利用高LET辐射的物理特性和生物学特性。目前，全球有十几个碳离子治疗中心，许多II/III期比较临床试验正在进行中，在劳伦斯伯克利实验室的临床试验中，曾尝试使用原子序数大于碳的离子(氖)，但产生了很高的毒性。若在碳离子实验中可以观察到FLASH效应，将为碳离子治疗提供帮助，并为Z＞6 的离子束对耐辐射、乏氧肿瘤的治疗提供支持。

     根据Labarbe等人的研究，过氧化氢/氢过氧化物（peroxide/hy-droperoxide）自由基重组可能在有效的FLASH辐射防护中起重要作用。由于链内重组增强，LET的增加与过氧化物自由基的产生速率降低相关。考虑在不同于纯水的真实生物环境中，当有机自由基分散在介质中时，和H•的复合会发生得更快。下图显示了过氧化自由基的总体g值，其中和的值被求和，以不受pH和氧化还原平衡的影响。与纯放射灵敏度(OER)相比，LET对自由基产率的影响要更大，表面在更低的LET值下开始下降，变化的梯度更小，因此LET增加的影响从更低的值开始。

     从放射生物学的角度来看，问题依然是重离子是否会产生如电子与质子一样的FLASH效应，由于FLASH效应的机制仍然不清楚，致使重离子的FLASH效应很难预测。此外，碳离子治疗是一种特殊的低LET和高LET混合照射，甚至大多数肿瘤治疗处于中等LET值，通常低于典型的高LET参考照射。通过分析一些潜在的FLASH假设，如氧消耗、自由基重组和交叉效应，根据目前的FLASH效应模型，在低LET下观察到的高剂量率照射的正常组织保护效应在高LET下部分丧失。事实上，在高LET下轨道间重组不会有显著贡献。