[Todos] Seminario INQUIMAE / DQIAQF - 25 de octubre - 13 hs.

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Seminarios DQIAQF - INQUIMAE,  25 de octubre de 2010 - 13 hs.

Aula de Seminarios INQUIMAE - DQIAQF
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Ciudad Universitaria - Pab. 2  -  Piso 3



Simulación computacional de daño por radiación en sistemas biológicos

Jorge Kohanoff

Queen's University Belfast, Reino Unido



La radiación interactúa con la materia de variadas maneras, dependiendo de
si se trata de ondas electromagnéticas (luz ultravioleta, rayos-X, rayos
gamma), o partículas masivas cargadas como electrones e iones, o no
cargadas como neutrones. Desde los tiempos de Röntgen (1895) se sabe que
la radiación es capaz de producir daño en sistemas biológicos, y ya a
principios del siglo XX se había propuesto como un posible medio para
curar el cáncer. Hoy en día, la radioterapia más común sigue siendo a base
de rayos-X, y frecuentemente es combinada con quimioterapia. Sin embargo,
en los últimos años se ha comenzado a difundir la radioterapia basada en
iones, típicamente protones y C+q, debido al mucho menor daño colateral
producido por una deposición de energía mucho mas localizada.

Mucho se ha estudiado el fenómeno de daño por radiación en sistemas
biológicos, y se ha llegado a la conclusión de que el efecto más
importante es la ruptura del ADN, especialmente si las dos hélices se
rompen en la misma zona. En dicho caso las enzimas especializadas en
reparar el ADN tienen mayor dificultad, y la acumulación de daño termina
por iniciar el ciclo de detención de la función biológica llevando a la
muerte celular (apoptosis). A pesar del enorme esfuerzo dedicado a este
tema, los mecanismos a través de los cuales los varios tipos de radiación
llevan a la ruptura del ADN no están claros. En principio toda partícula
energética puede producir daño, pero el consenso es que las dos especies
más sospechosas son los electrones producidos por ionización del medio
(agua y otro material biológico como proteínas), y los radicales (e.g. OH.
y H.) producidos de la misma manera. Otra posibilidad son los huecos
generados por ionización directa del ADN.

En éste seminario voy a contar los resultados de una serie de estudios que
estamos realizando a través de simulación computacional. En la primera
parte voy a mostrar qué sucede cuando iones de carbono de relativamente
baja energía interactúan con agua líquida. Esto nos va a permitir ver qué
tipo de especies químicas son generadas en éste proceso. También mostraré
algunos resultados de excitación electrónica obtenidos para protones de
alta energía en hielo. En la segunda parte me voy a focalizar en el estado
final, en el cual los electrones generados por ionización, luego de
frenarse, son capturados por el ADN y se transfieren a una región donde
facilitan la ruptura, ya sea a nivel del enlace fosfato o del enlace
glicosídico entre ácido nucléico y ribosa (azúcar).