作者:Katrin R. Siefermann 来源:《自然—化学》 发布时间:2010-4-13 10:14:27
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水合电子是高能辐射伤人体主因
 
长期以来,人们一直认为高能辐射对人类遗传物质(DNA)的损害主要是由其产生的所谓自由基间接造成的。现在,德国科学家发现辐射照射产生的另外一种粒子——水合电子可能更危险。该发现将对抗癌中使用的放射疗法产生影响。相关研究成果发表在近期的《自然—化学》(Nature Chemistry)杂志网络版上。
 
当高能辐射照射细胞时,会破坏细胞内至关重要的成分,进而杀死细胞,这就是放射治疗被用来对抗癌症的机制。不过,辐射同时也会损害健康细胞。一直以来,人们都认为高能辐射对DNA的损害是因为辐射作用于核酸环境中的水分子,使其电解产生自由基。而自由基有极强的活性,可使DNA主链断裂、碱基降解和氢键破坏,从而使细胞受到损伤甚至死亡。
 
哥廷根大学以及马克斯-普朗克动力学和自组织研究所的科学家发现,在高能辐射照射下,细胞中的水分子除了会产生自由基外,还会在细胞膜或细胞壁等界面上形成水合电子。水合电子由一个电子及其周围的4个(或6个、8个)水分子包围组成。这个被水分子团包围着的裸露电子化学性质十分活泼,是很强的还原剂。除了氖和氦等个别物质外,水合电子几乎能与任何元素及化合物发生化学反应。因此,对于DNA来说,水合电子可能比自由基更加危险。
 
水合电子的存在在20世纪60年代初已被科学家借助动力学、光谱等方法所证实,其发现给辐射化学、辐射生物学、物理化学、无机化学和有机化学等领域带来了深刻影响。哥廷根大学的研究人员第一次用高速相机捕捉到了这一寿命短暂的活性粒子,并首次成功测量了水合电子中的电子结合能,即把水合电子中的电子重新从水分子中取出所必需的能量。这些水合电子显然非常危险,因为它们用其“刚好合适”的结合能同样可以“切割”DNA,所以它们存在的时间越长破坏作用就越明显。研究小组负责人、哥廷根大学教授贝恩德·阿贝尔博士表示,该发现将对抗癌中使用的放射疗法产生影响。新的DNA裂解机制可能会影响癌症治疗的辐射剂量,因此,今后人们需要对辐射剂量进行重新评估。(来源:科技日报 李山)
 
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