基于Geant4-DNA工具包的单能电子微剂量学模拟研究

应用Geant4-DNA工具包分析和评估了不同物理过程影响因素对低能电子在液态水中的影响,为建立放射治疗与辐射防护所关心的微剂量学基本数据库提供理论支撑。在最新版本的Geant4中,Geant4-DNA工具包中共有7个物理模型可模拟电子在液态水中的输运。根据不同模型的特点,本文选择其中5个适用的模型来模拟单能入射电子(0.1~20 keV)在液态水中的输运过程;比较各模型记录的径迹结构具体信息,包括相互作用过程总次数、电离和激发次数及相应沉积能量占比等;分析Geant4-DNA选项模型、抽样位点小球半径及相互作用过程等因素对线能均值的影响。模拟结果显示:“option0”与“option2”之间、“option4”与“option5”之间的模拟结果基本吻合;由于各个模型相互作用截面的不同,“option2”、“option4”和“option6”的径迹信息及线能均值均存在差异;模型对线能均值的影响随着抽样位点小球半径的增大而减小。本工作通过设置不同输运控制条件较全面地比较了Geant4-DNA工具包中的不同选项模型,对用户根据需要选择合适的模型模拟单能电子有帮助和指导作用,为完善电子在液态水中的微剂量学数据库并用于评估电离辐射在微观尺度的生物学效应提供依据。

亮氨酸对3T3-L1前脂肪细胞分化及分化后脂肪生成的影响

目的：观察亮氨酸对3T3-L1前脂肪细胞分化和分化后脂肪生成的影响并初步探讨其机制。方法培养3T3-L1前脂肪细胞，四甲基偶氮唑盐（MTT）比色法检测0.0（对照组）、0.5、1.0和2.0 mmol/L亮氨酸处理2 d对细胞增殖的影响。诱导3T3-L1前脂肪细胞分化，分别在诱导开始（维持整个分化过程）以及分化完成后（持续4d）进行亮氨酸处理。油红O染色检测细胞中脂滴数，收集培养基，测定其甘油含量，同时采用Western blot法测定脂肪分解相关酶、瘦素信号通路相关蛋白的表达水平。结果通过0.0、0.5、1.0和2.0 mmol/L亮氨酸处理后细胞存活率分别为（100.00±12.10）%,（102.73±12.38）%,（103.94±14.65）%和（108.70±5.05）%，差异无统计学意义（F=1.07, P=0.383）。细胞分化过程中，0.0、0.5、1.0、2.0 mmol/L亮氨酸处理组的脂滴相对数分别为1.00±0.06、0.94±0.09、0.82±0.08和0.79±0.04（F=11.74, P〈0.001），1.0、2.0 mmol/L亮氨酸组低于对照组（P值分别0.002、〈0.001）；分化完成后亮氨酸处理的各组脂滴相对数的差异无统计学意义（F=0.16, P=0.924）。细胞分化过程中用0.0、0.5、1.0和2.0 mmol/L亮氨酸处理，培养基中甘油含量增值分别为（65.04±11.75）、（71.45±23.71）、（79.37±17.63）和（110.32±25.36）μmol/L（F=2.92, P=0.100），2.0 mmol/L亮氨酸组含量高于对照组（t=2.73, P=0.026）；分化完成后亮氨酸处理的各组甘油含量增值的差异无统计学意义（F=0.80, P=0.528）。分化过程中采用亮氨酸处理，上调了磷酸化激素敏感脂肪酶的蛋白表达[采用0.0、2.0 mmol/L浓度的亮氨酸处理后，蛋白相对表达水平分别为1.00±0.08、2.54±0.27（P〈0.001）]，下调了脂滴包被蛋白、瘦素和瘦素通路相关的瘦素受体、Janus激酶2和信号转导和转录激活因子的蛋白的表达[采用0.0、2.0 mmol/L浓度的亮氨酸处理后，相应蛋白相对表达水平分别为[（1.00±0.03）比（0.31±0.07）、（1.00±0.08）比（0.22±0.07）、（1.00±0.07）比（0.21±0.04）、（1.00±0.03）比（0.35±0.05）、（1.00±0.06）比（0.34±0.05），P值均〈0.001]。结论亮氨酸通过调控脂肪分解酶和瘦素信号通路抑制了脂肪细胞分化过程中脂肪的形成，但对分化完成后的脂肪细胞无影响。

新型铂配合物Mor-platin导致细胞凋亡及抑制细胞迁移

探讨了新型铂配合物Mor-platin对人肺癌细胞(H1975)的抗癌效果以及对细胞迁移和侵袭的影响.运用噻唑蓝法和活性氧检测试剂盒,比较Mor-platin与经典抗癌药物顺铂影响H1975细胞存活率和活性氧产生的不同;利用细胞周期与细胞凋亡检测试剂盒,研究Mor-platin和顺铂对细胞凋亡与细胞周期的影响;Western blot法检测Mor-platin对caspase相关蛋白caspase 3/8/9/脱氧核糖核酸修复酶(PARP)蛋白水平和凋亡相关蛋白B-淋巴瘤-2基因相关蛋白(Bax)/B-淋巴瘤-2基因(Bcl-2)比值的改变;最后使用划痕实验和transwell装置研究Mor-platin和顺铂对H1975细胞迁移和侵袭的影响.实验结果显示,Mor-platin与顺铂相比,在更低的浓度下即能杀死H1975细胞.另外,Mor-platin比顺铂更易产生细胞内活性氧,使细胞阻滞于S期,激活caspase相关蛋白caspase 3/8/9/PARP,增加Bax/Bcl-2比值,最终导致细胞凋亡.通过划痕与transwell实验还发现,Mor-platin可以抑制肿瘤细胞迁移和侵袭,而顺铂没有这种现象.综上所述,Mor-platin具有更好的抗肺癌细胞能力,以及独特的抑制细胞迁移能力,为铂类化合物的开发和肿瘤药物的研究提供了新思路.

受照脑胶质瘤细胞诱导神经干细胞旁效应

目的探讨受照脑胶质瘤细胞U251是否可通过在未受照神经干细胞(NSCs)中产生旁效应从而影响神经干细胞的增殖、干性及分化等特性。方法将细胞分为NSCs组、NSCs+U251组(与U251共培养的NSCs)和NSCs+受照U251组(与10 Gy X射线照射后的U251共培养的NSCs)。采用插入式小室共培养U251和NSCs。通过细胞计数、测量神经球直径等方法评估NSCs增殖、成球能力的变化;采用免疫荧光实验检测Nestin蛋白的表达评估NSCs干性维持能力的变化;检测Tuj1、GFAP蛋白的表达、测量分化后神经元细胞的树突数目、轴突长度以及胶质细胞突起终端数、突起长度等评估神经干细胞分化能力的变化情况。结果NSCs+受照U251组的细胞数量明显低于NSCs+U251组(t=2.52,P<0.05);NSCs+受照U251组的Nestin阳性率和成球能力明显低于NSCs+U251组(t=-3.50,P<0.05);NSCs+受照U251组向神经元和胶质细胞(t=6.09,P<0.05)分化的比例和程度也明显低于NSCs+U251组。结论受照胶质瘤细胞可通过电离辐射旁效应显著抑制未受照神经干细胞的增殖、干性和分化能力。

肿瘤硼中子俘获治疗的理论基础与近期研究进展

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种新型肿瘤精准治疗方法,通过肿瘤细胞内的^(10)B俘获热中子发生核裂变反应产生α粒子和反冲^(7)Li核选择性地杀死肿瘤细胞。将足量的^(10)B选择性递送到肿瘤细胞内部是BNCT成功的关键。本文简要介绍了BNCT治疗肿瘤的理论基础,综述了BNCT所用的中子源和硼递送剂的近期研究进展,简述了BNCT临床治疗试验结果。

呼吸道含铀化合物滞留廓清模型及单次吸入肺部滞留量计算

为了解误吸含铀化合物气溶胶后放射性铀在体内的分布滞留情况,本研究基于国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)130号报告给出的生物动力学模型,使用MATLAB软件中Simulink仿真工具建立人呼吸道隔室沉积及廓清仿真模型,并进行模拟计算。结果显示:含铀化合物的体内滞留廓清情况主要与吸入化合物的溶解度相关,溶解度高的化合物如UF6,数天后即从肺中彻底廓清,而难溶性化合物如UO2,将在肺中滞留20余年。本模型能准确反映铀在体内的滞留分布状况,可用于吸入性内污染发生后放射性铀肺部滞留量计算以及制定后续医疗救助方案。

聚苯乙烯掺入ZrO2的水等效性蒙特卡罗模拟研究

目的 设计具有水等效性的塑料闪烁体探测器，用于肿瘤放射治疗中的吸收剂量测量。方法 根据经验公式估算出水等效性的聚苯乙烯材料中掺入ZrO2的浓度，利用蒙特卡罗程序Geant4（GEometry And Tracking 4）模拟不同能量的X射线在水、固体水RW34（由2.1 wt%的TiO2掺聚苯乙烯组成）和聚苯乙烯材料中掺入不同浓度ZrO2粒子的能量沉积和输运过程，比较不同材料和水中在不同深度的剂量和衰减系数。结果 聚苯乙烯中掺入约为0.4 wt% ZrO2纳米粒子构建的复合材料在不同深度处的剂量和衰减系数更接近水，其水等效性甚至优于RW34。结论 模拟结果为研制具有水等效性的闪烁体提供了依据。