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TU WienMit langsamen Elektronen gegen den Krebs

Um Krebszellen zu zerstören, werden bei der Ionentherapie atomphysikalische Effekte genutzt. Wiener Physiker beforschten jetzt einen Mechanismus, der dieses Vorgehen deutlich erleichtern soll.

Scientist analyzing microscope slide at laboratory. Young woman technician is examining a histological sample, a biopsy in the laboratory of cancer research
Ionentherapie im Kampf gegen den Krebs © (c) chokniti - stock.adobe.com
 

In der Krebstherapie werden oft Ionenstrahlen verwendet. Dabei werden elektrisch geladene Atome auf den Tumor geschossen. So sollen die Krebszellen zerstört werden. Es sind aber nicht die Ionen selbst, die für den Schaden verantwortlich sind. Dringen Ionen durch festes Material, verteilen sie einen Teil ihrer Energie auf einzelne Elektronen. Bewegen sich die Elektronen dann mit niedriger Geschwindigkeit weiter, zerstören sie die DNA der Krebszellen.

Dem Mechanismus, der für derart langsame Elektronen sorgt, sei in diesem Zusammenhang bisher noch wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden. Ein Team um Janine Schwestka vom Institut für Angewandte Physik der TU analysierte nun mittels Experimenten den interatomaren Coulomb-Zerfall und seinen Beitrag zur Wirkung der Ionentherapie genauer.

Das Ergebnis der Wiener Physiker der Technischen Universität (TU) Wien wurde im Fachblatt "Journal of Physical Chemistry Letters" veröffentlicht.

Das sagen die Forscher

Wechseln Elektronen mit hoher Energie aus den inneren Schalen, nahe dem Atomkern des Ions, in unbesetzte Schalen weiter außen, wird Energie frei, die dann an das umliegende Material abgegeben wird. Bei den betroffenen Atomen "wird jeweils ein Elektron herausgelöst, aber weil die Energie auf mehrere Atome aufgeteilt wird, handelt es sich dabei um lauter recht langsame Elektronen", so Schwestka.

In welchem Ausmaß das geschieht, zeigten die Wissenschafter nun anhand eines Experiments, bei dem sie geladene Xenon-Ionen auf eine Barriere aus dem aus einer Atomlage Kohlenstoff bestehenden Materials Graphen schossen. Dabei wurde klar, dass Elektronen in erstaunlich großer Zahl aus den Kohlenstoff-Atomen herausmanövriert werden, wenn die Elektronen im Xenon die Schale wechseln.

Fazit: Die Ergebnisse würden zeigen, dass der Coulomb-Effekt stärker berücksichtigt werden sollte, wenn es etwa um die Verbesserung von Ionenstrahltherapien geht, so die Forscher.

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