Simulación de efectos biológicos de la cadena del ADN bajo la acción simultánea de radiación ionizante e hipertermia
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Autores
Rodríguez Coronado, Diego Antonio
Director
Plazas, Maria Cristina
Tipo de contenido
Trabajo de grado - Maestría
Idioma del documento
EspañolFecha de publicación
2023-08-09
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Resumen
La radiación ionizante ha sido utilizada a lo largo de los años como una herramienta en la creación de prácticas sanitarias y, en especial, en tratamientos oncológicos mediante la radioterapia. Existen, sin embargo, otros tratamientos alternos como la hipertermia, que se basan en focalizar gradientes de temperatura en la región de interés sin hacer uso de la radiación ionizante. Este trabajo se centra en simular los efectos que presenta la radiación ionizante y la hipertermia aplicadas de manera simultánea en las moléculas de ADN, utilizando el modelo de Charlton incluido en la herramienta computacional conocida como TOPAS-nBio que está basada en las extensiones de Geant4-DNA. Se simuló el transporte de rayos X primarios de baja energía y las correspondientes partículas secundarias producidas en un medio acuoso, para estudiar el daño radiobiológico en forma de rupturas SSB y DSB de las hebras de la molécula de ADN y, a su vez, investigar el efecto sinérgico de radiación e hipertermia en un rango de 40 a 50 °C. Adicionalmente, se implementó en la simulación una forma de cambiar la magnitud de las secciones transversales asociadas con los procesos físicos dominantes para estudiar el impacto en el número de rupturas SSB y DSB. Los resultados evidencian un acuerdo razonable con lo reportado en la literatura, dejando abierto el camino para futuras investigaciones.
Abstract
Throughout the years, ionizing radiation has been utilized as a tool in the development of health
practices, most notably radiotherapy for the treatment of cancer. Other alternative treatments,
such as hyperthermia, are based on concentrating temperature gradients in the area of interest
without employing ionizing radiation. This study simulates the simultaneous effects of ionizing
radiation and hyperthermia on DNA molecules using the Charlton model, which is a component
of the computational tool TOPAS-nBio (based on the Geant4-DNA extension). The transport
of low-energy primary X-rays and the corresponding secondary particles produced in an aqueous
medium were simulated to study radiobiological damage as SSB and DSB breaks of the DNA
molecule strands and, in turn, to investigate the synergistic effect of radiation and hyperthermia
in the temperature range of 40 to 50 ◦C. In addition, a method for modifying the magnitude
of the cross sections associated with the primary physical processes was incorporated into the
simulation in order to examine its effect on the number of SSB and DSB ruptures. The results
show a reasonable agreement with what has been reported in the literature, paving the way for
future research
Palabras clave
Descripción Física/Lógica/Digital
ilustraciones, diagramas