放射性离子束9C的细胞生物学效应

首先介绍了重离子束治癌的特点及当前的技术进步, 着重讨论了放射性离子束(RIB)在肿瘤治疗上增添的优势, 详细叙述了在日本放射医学综合研究所(NIRS)重离子医用加速器(HIMAC)上旨在肿瘤治疗的放射性离子束 C 的实验研究, 包括束流产生、参数优化、深度物理剂量分布、细胞辐照后的存 9活效应以及 C 和 C 束的相对生物效率(RBE)比较. 最终结果: 在40 mm 厚铍靶、10 mm 厚铝降能器、 9 125%动量接收度时, 采用 430 MeV/u、1.8×109 粒子/s 的初试束 C, 得到的 C 束的产生率为 9.07×10?6, 12 9纯度为 82.88%, 采用点扫描技术时, 在直径为 10 mm 的中心面积内, 可获得均匀度为 89.6%的辐照场,这时在入口处的剂量率为0.5Gy/h. 在Bragg峰附近范围内的细胞存活实验中, C束的平均RBE为5.28, 9而 C 束的平均 RBE 为 2.93, C 束的 RBE 要比 C 束的高1.8 倍, 这显示 C 束在 Bragg 峰附近范围内, 12 9 12 9对细胞的杀伤力要比 C 强, 在肿瘤治疗上会更有效. 12     

放射性9C-离子束的细胞生物学效应

首先介绍了重离子束治癌的特点及当前的技术进步, 着重讨论了放射性离子束(RIB)在肿瘤治疗上增添的优势, 详细叙述了在日本放射医学综合研究所(NIRS)重离子医用加速器(HIMAC)上旨在肿瘤治疗的放射性离子束⁹C的实验研究, 包括束流产生、参数优化、深度物理剂量分布、细胞辐照后的存活效应以及⁹C和¹²C束的相对生物效率(RBE)比较. 最终结果: 在40 mm厚铍靶、10 mm厚铝降能器、5%动量接收度时, 采用430 MeV/u、1.8×10⁹粒子/s的初试束¹²C, 得到的⁹C束的产生率为9.07×10^−6, 纯度为82.88%, 采用点扫描技术时, 在直径为10 mm的中心面积内, 可获得均匀度为89.6%的辐照场, 这时在入口处的剂量率为0.5Gy/h. 在Bragg峰附近范围内的细胞存活实验中, ⁹C束的平均RBE为5.28, 而¹²C束的平均RBE为2.93, ⁹C束的RBE要比¹²C束的高1.8倍, 这显示⁹C束在Bragg峰附近范围内, 对细胞的杀伤力要比¹²C强, 在肿瘤治疗上会更有效.     

双重辐射源9C束流在其Bragg峰区对细胞致死效应增强的生物物理机制

相对¹²C束流而言, β缓发粒子衰变放射性⁹C束流在其Bragg峰区附近深度对细胞的致死效应明显增强, 这已经在我们先前的研究中证实. ⁹C束流的相对生物学效应(RBE)较¹²C束流要大1倍以上. 本研究旨在探讨造成这一重要实验现象的生物物理机理. 首先, 建立模型计算了用于实验时产生的⁹C束流的阻止沉积几率密度分布, 模型考虑了初始束流的动量分布, 束流随贯穿深度增加由核反应导致的离子通量衰减和能量损失岐离等效应. 发现⁹C束流对细胞致死效应增强的区域出现在入射9C离子的阻止沉积区域. 其次, 以⁹C束流入射处剂量为1 Gy为例, 根据计算得到的入射⁹C离子阻止分布几率密度推导了⁹C束流在不同贯穿深度上的沉积离子密度, 进而得到了不同深度上每细胞内平均沉积⁹C离子数; 同时, 由相近剂量平均传能线密度(LET)深度上⁹C和¹²C束流实验上测得的细胞存活率推导出了⁹C及¹²C束流在这些深度上导致的每细胞平均致死事件数. 研究结果表明, 在照射剂量相同时每细胞平均沉积⁹C离子数与⁹C及¹²C束流每细胞平均致死事件数之差竟相吻合. 由此推测, 一个沉积⁹C离子将造成该细胞死亡. 考虑到由⁹C衰变而发射低能粒子的性质, ⁹C离子细胞中沉积可能会在该细胞中造成团簇损伤, 因而本研究结果可作为辐射团簇损伤高效细胞致死的间接证据.     

中能重离子束深度剂量分布计算

根据中能重离子束与靶物质相互作用的特点, 提出了进行中能重离子束深度剂量分布计算的方法. 与高能离子束中弹核碎裂为主要因素和低能离子束中能量歧离是惟一因素相比, 中能离子束深度剂量分布的计算包括了随贯穿深度增加而增加的能量展宽和一个简单的弹核碎裂假设. 计算了中能碳离子束和氧离子束的相对深度剂量分布, 并将它们同实验测量结果进行了比较, 计算得到的Bragg曲线在Bragg峰的上游和下游与实验测量相符合. 由于计算和实验条件的限制, Bragg峰区计算与实验结果出现了偏差, 但在实验误差范围内计算值与实验测量值基本符合. 细致分析了造成这一偏差的原因, 并给出了由于这些原因带来偏差的幅度.     

离子辐照的316L不锈钢中空洞密度的定量化电子显微镜测试

316L奥氏体不锈钢经过高剂量氦注入及高能铁离子辐照后,产生高密度空洞.本文采用聚焦离子束(FIB)技术从辐照后的316L不锈钢试样上制备出透射电子显微镜(TEM)样品,通过TEM定量分析样品薄区的空洞密度及分布状态,进而计算出样品的辐照肿胀率.该定量表征结果的准确性依赖于样品薄区厚度的精确测量.然而,Kelly和Allen早期提出的基于会聚束电子衍射(CBED)的膜厚测量技术无法直接应用于TEM样品较薄微区的厚度测量(厚度0.6ζ_g,ζ_g为衍射束g对应的消光距离).本文提出对同一样品较厚区域CBED花样进行测量拟合出特定衍射束的消光距离,再将该参数应用于待测薄区同一取向CBED花样的测量结果,从而估算样品薄区的厚度.讨论了CBED方法相对于电子能量损失谱(EELS)方法在透射样品厚度测量上的优势.以离子辐照后的316L不锈钢样品薄区厚度测量及空洞密度定量分析为实例,探讨了本文所提出的基于CBED技术的薄区厚度测量方案在实验过程中的主要影响因素及优化途径.     

硼中子俘获疗法临床试验问题与展望

硼中子俘获疗法（boron neutron capture therapy, BNCT）指¹⁰B俘获热中子裂变的产物杀灭肿瘤细胞的二元靶向细胞内放疗技术.中国于2014年开展BNCT的临床试验,其中早期恶性黑色素瘤2例,随访5年均成活;晚期患者17例,其中8例辐照后局部肿瘤缩小但生存期无延长, 9例患者肿瘤组织内¹⁰B未达到治疗所需浓度而无法辐照.首次试验明确了医院内中子照射器（IHNI-1）及¹⁰B药物的安全性,并验证了其治疗效果.针对发现的问题,我们认为,应将转移性肿瘤、复发瘤及放化疗不敏感的晚期肿瘤作为BNCT核心适应证,以此为目标开展高靶向效率¹⁰B药物研发,以高靶向效率¹⁰B药物驱动辐照数学模型探索,以辐照数学模型驱动大面积或全身辐照中子源的迭代升级,最终回归临床验证.     

用FG5绝对重力仪检测青藏高原拉萨点的隆升

用观测精度高达2×10-8 m/s2 (μGal)的FG5绝对重力仪监测了青藏高原的隆起. 1999年与1993年拉萨点的重力观测结果分析表明：6年中重力值减小了12×10-8 m/s2, 证实拉萨在隆升, 且上升速率为10 mm/a.     

激光浓缩硼同位素

BCl_3分子v_3振型吸收峰分别在10.5μ(~11BCl_3)和10.0μ(~(10)BCl_3)附近.利用TEA CO_2激光波长为10.6μ的强红外场,可使~(11)BCl_3分子优先发生红外多光子离解,在残留物中获得~(10_BCl_3的浓缩.Letokhov和Lyman等已发表过在BCl_3蒸汽中分别添加O_2与H_2的实验结果.本文报道利用TEA CO_2激光器的自然振荡谱线,聚焦辐照BCl_3/H_2体系所观察到的硼同位素浓     

高剂量强流Ti注入不锈钢的Mssbauer效应研究

金属Ti离子注入,可以改善钢材表面的耐摩擦、耐磨损性能。研究结果表明大注剂量(>1×10~(17)cm~(-2))将会产生明显的效果,而近来研制成功的金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA源)恰好能满足这一要求。该源以脉冲方式工作,发出的离子束脉冲电流可高达1A,平均束流密度可高达mA/cm~2量级;如此强的束流注入,既可产生足够厚的处理深度,又可使衬     

多壁碳纳米管修饰碳糊电极阳极吸附伏安法测定痕量锆

制备了多壁碳纳米管(MWCNT)修饰碳糊电极, 并研究了锆-钙-茜素红(ARS)异多核络合物在该电极上的阳极吸附伏安行为. 该方法用于锆的测定具有较高的灵敏度和较好的选择性. 在极谱分析仪上采用二阶导数线性扫描伏安法进行分析, 在0.128 mol·L^-1氨基乙酸和0.048 mol·L^-1邻苯二甲酸氢钾缓冲液(pH 4.0)中, 在200 mV富集60~120 s, 从200~1200 mV以200 mV·s^-1的速率线性扫描, 络合物吸附在修饰电极表面, 于840 mV (vs. SCE)处产生一灵敏的溶出峰, 为络合物中配体茜素红的氧化所产生. 络合物的峰电流与锆的浓度在6.0×10^-12 ~ 6.0×10^-11 mol·L^-1(富集时间120 s), 6.0×10^-11 ~ 2.0×10^-9 mol·L^-1 (富集时间90 s)和2.0×10^-9 ~ 1.0×10^-7 mol·L^-1(富集时间60 s)范围内分三段呈良好的线性关系, 检出限(S/N = 3)为2.0×10^-12 mol·L^-1(富集时间180 s). 方法用于岩矿样品中痕量锆的测定, 结果满意.     

北京大学静电加速器及其应用

加速器在核物理、材料科学、考古等领域都有着广泛应用.北京大学在20世纪90年代左右有3台静电加速器投入运行,分别是1.7 MV串列静电加速器、4.5 MV单级静电加速器和6 MV串列静电加速器. 1.7 MV串列静电加速器配备有高频电荷交换负离子源和铯溅射负离子源,可引出从H到Au之间大部分元素的离子,离子能量从几百keV到若干MeV,主要开展室温及高温离子辐照实验、背散射和沟道分析等离子束分析工作.近年,利用离子辐照束线在核材料研究等方面取得了许多重要科研成果. 4.5 MV静电加速器端电压在0.7～3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过辐照靶材料产生准单能直流/脉冲中子场.该中子场主要应用于(n, α)核反应截面的测量.近年,基于4.5 MV静电加速器建立了综合离子束分析系统,可进行卢瑟福背散射、核反应分析和粒子诱发X射线分析3种离子束分析方法的综合应用.利用该方法,对Fe合金样品中杂质元素的含量和部分元素的深度分布进行了测量. 6 MV EN串列加速器是牛津大学赠于北京大学,为许多基础和应用研究提供了支持,其主要用于加速器质谱、离子辐照以及离子束分析工作,也可以...     

多层成分调制膜结构的低角X射线衍射研究

组分调制多层膜(ML)是由两种不同组元的纳米量级的薄膜交替沉积形成的,它有两个重要的结构特征:纳米级的调制周期和高密度界面。这种独特结构使得ML具有很多独特的性能,在应用及基础研究上都具有重要意义。ML在垂直膜面方向的层状结构在X射线辐照下也产生Bragg衍射,但它产生的调制峰出现在低角位置(2θ<10°)。调制峰包含多层膜的结构信息。本文报道了用低角X射线衍射(LXRD)对不同系列的多层膜的研究结果,结合光学原理精确地确定了其平均调制周期、平均成分,对界面粗糙度进行了评估,同时还     

Ag/Bi多层膜的互扩散行为研究

互扩散系数是研究多层膜中扩散机理和固相反应的重要参数,利用调制波长为纳米级的成分调制多层膜可以测量10~(-27)m~2/s量级的扩散系数。当组分调制多层膜的调制波长L(L为两组分厚度之和)在纳米量级时,在垂直膜面方向形成一个一维的人造晶格。这种人造晶格所产生的在0°～10°范围内的Bragg衍射峰(调制峰)的强度对退火过程中多层膜间的互扩散十分敏感。测量多层膜的第1级小角X射线衍射峰强度随退火时间的变化可以得出多层膜间的互扩散系数。为了准确测量,最近我们设计了一种可以原位测量第1级小角衍射峰强     

中红外自由电子激光辐照后牙釉质上的元素分布的变化

为了了解中红外自由电子激光辐照对牙釉质化学成分的影响, 在北京自由电子激光装置上对牙釉质进行了辐照. 用同步辐射X荧光和扫描电子显微镜分析了辐照和未辐照牙釉质的元素分布. 分析表明, 激光的波长在牙釉质红外吸收峰(9.65 μm)处, 辐照处形成椭圆小坑(熔结区), 并伴有显著的化学元素的丢失. 元素丢失的多少按以下顺序P＞Ca＞Sr. 扫描电子显微镜(SEM)测量验证了熔结区内元素的分布是不均匀的. 元素丢失的范围为600μm×200μm的椭圆. 预示着中红外自由电子激光是牙外科的一个潜在的优秀光源.     

轻丰中子核的奇特结构研究进展

不稳定核的奇特结构,例如集团结构、闯入态等,是放射性核束物理研究的热点方向之一.直接核反应实验是研究丰中子核奇特结构的重要手段之一.本课题组自主研发了适用于放射性束流在质子和氘靶上发生直接核反应实验研究的带电粒子探测阵列.利用该高精度、大立体角、模块化、多用途的探测阵列,我们在轻丰中子核的奇特结构实验研究方面取得了一系列重要进展:从实验上确认了¹⁴C的π型线性链状分子转动带;发现了丰中子核¹⁶C的π²σ²构型线性链状分子结构,¹⁴C的一个共振态可能有“3α呈线性排列”的线链超形变结构.我们定量研究了¹²Be、¹³B等N=8附近丰中子核的s波和d波闯入强度,结果表明:¹²Be基态中s波占19%,远远小于¹¹Be(～80%),而d波成分却高达57%,是主要的闯入成分;¹³B基态中的s(d)波闯入成分约为12%(5%),处于从Be到C的过渡.     

精密全球卫星定位系统多期复测研究青藏高原现今地壳运动与应变

利用1993, 1995和1997年3期全球卫星定位系统(GPS)观测资料测定了青藏高原GPS监测站的三维位移速率, 并由此计算分析了青藏高原现今地壳运动与应变. GPS 多期精密复测结果显示, 青藏高原现今地壳运动仍以南北向挤压、东西向拉张、垂直方向隆升为主. 喜马拉雅块体的相对汇聚速率大约为(19.5±1.7) mm/a, 拉张速率大约为(5.5±6.0) mm/a 左右, 隆升速率大约为(7.6±5.2) mm/a. 西藏块体相对于格尔木南北向缩短率大约为(9.3±4.6) mm/a, 东西向拉张速率大约为(8.7±6.4) mm/a, 中部拉张速率最大约为(15.6±6.30) mm/a, 反映了高原侧向挤出运动. 喜马拉雅块体以压应变为主, 西藏块体中部以张应变为主, 最大张应变率和最大压应变率分别为0.131×10-6和-0.189×10-6 a-1.     

应用于微生物育种的一种快中子辐照方法

本文阐述了静电加速器用厚铍靶(d.n)反应产生的快中子吸收剂量的计算方法,设计了适用于微生物育种的快中子辐照装置。考虑到Be~9(d.n)反应的产额、中子能量、角分布和以水为介质,当氘核能量为2.3MeV     

柴达木盆地湖相沉积物中的钚

钚是自然界中广泛存在的超铀元素之一,已有一些学者测定了铀矿石中的钚和~(239)Pu/~(238)U比值.虽然各家因研究对象和测试方法不同,获得结果有差异,但其~(239)Pu/~(238)U的质量比均为n×10~(-12),n为(3±1),可见其变化范围较小.等较系统地研究了几种非铀矿物(铀含量为×10~(-6)级的物质)中的Pu/U质量比,其值在n×10~(-5)～n×10~(-8)之间,变化较大.本文研讨了柴达木盆地两个湖相沉积钻孔中钚的分布特征,进而探讨了导致非铀矿物中Pu/U与铀矿石中Pu/U比值的巨大差异的原因.     

口服携带细胞因子基因的减毒沙门氏菌对小鼠肿瘤的预防作用

将真核表达载体EGFPN1，pCMVhIL-12,pCMVhGM-CSF,pCMVmIL-12和pMCMVmGM-CSF分别导入减毒鼠伤寒沙门氏菌SL3261中，扩增后经由胃管饲予BALB／c和C57BL/6小鼠，6周后用Lewis肺癌细胞和4T1乳腺癌细胞对上述小鼠进行攻击。在小鼠的肝脏、脾脏、肾脏、小肠和肿瘤等组织器官中均可观察到绿色荧光蛋白的表达和相应真核表达载体的整合。小鼠血清中相应的细胞因子水平升高，CD8^ /CD4^ 比较增大，细胞免疫功能增强。各实验组肿瘤的生长较对照组缓慢，部分小鼠肿瘤消退，小鼠生存时间明显延长。该研究为减毒沙门氏菌作为口服基因治疗载体用于肿瘤的预防和治疗提供了实验依据。     

荧光显微技术直接观测C60(C(COOH)2)2与活细胞的相互作用

合成分离纯化了对中枢神经系统退化性疾病具有治疗效果的水溶性富勒烯丙二酸衍生物C₆₀ (C(COOH)₂)₂, 利用荧光显微成像技术直接观察它们与活细胞的相互作用. 并利用流式细胞分析技 术, 进一步对其细胞毒性进行了研究. 实验结果发现, 这种碳纳米物质能够直接进入细胞, 主要集中在细胞质中. 不仅如此, C₆₀ (C(COOH)₂)₂还可以将本身不能进入细胞的分子带入细胞中. 研究还发现, 在 1×10^&#8722;2~1×10² mg/L浓度范围内, C₆₀(C(COOH)₂)₂无明显细胞毒性. 研究结果表明C₆₀ (C(COOH)₂)₂在药物载带和输运方面可能具有应用前景.