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Spurstruktursimulation

Arbeitsgruppe 6.53

Profil

In dieser Arbeitsgruppe werden Spurstruktursimulationen ionisierender Strahlung (Elektronen, Hadronen, Photonen) weiterentwickelt, um physikalische Strahlenschäden der menschlichen DNA quantifizieren zu können. Der Fokus liegt hierbei auf der Überprüfung und Verbesserung berechneter Spurstrukturparameter. Die Spurstruktursimulationen, durchgeführt mit dem Geant4-System und der hauseigenen Software PTra, dienen dann als Instrument zur Untersuchung von DNA-Schäden durch klinische Strahlenfelder in Diagnostik und Strahlentherapie.

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Forschung/Entwicklung

Die auf der Monte Carlo Methode basierenden Spurstrukturrechnungen benötigen physikalische Basisdaten, deren Genauigkeit sich direkt auf die Simulationsergebnisse auswirkt. Deshalb steht die Verbesserung der Spurstruktursimulationen durch aktualisierte physikalische Basisdaten im Vordergrund der Arbeiten. Diese werden durch Messungen mittels Elektronenspektrometrie gewonnen. Ein weiterer Bereich ist die Untersuchung der verstärkten Strahlenwirkung in unmittelbarer Nähe metallischer Nanopartikel. Bei der Bestrahlung metallischer Nanopartikel im Gewebe wird eine lokale Dosiserhöhung festgestellt, die auf eine erhöhte Elektronenausbeute zurückzuführen ist.

Die Spektren der aus dem Nanopartikel emittierten Elektronen werden experimentell ermittelt und mit Simulationsergebnissen verglichen. Weiterhin werden in Zusammenarbeit mit  anderen Arbeitsgruppen  Konzepte entwickelt, um die stochastisch geprägte Spurstruktur ionisierender Strahlung durch geeignete Parameter auf Nanometer-Ebene zu charakterisieren (Nanodosimetrie). Die Verknüpfung von Spurstrukturparametern mit Ergebnissen aus geeigneten Zellexperimenten bildet die Basis für die Entwicklung radiobiologischer Modelle zur Bestimmung der  Strahlenwirkung auf die DNA.

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Informationen

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