Piccole molecole organiche, compresi gli amminoacidi che formano i "mattoni" delle proteine ​​nelle cellule viventi, frammento per formare ioni sotto l'impatto di radiazioni ad alta energia come i fasci di elettroni. Un nuovo studio pubblicato su EPJ D ha ora mostrato cosa succede quando gli elettroni si scontrano con un amminoacido, glutammina. L'entità del danno e la natura degli ioni formati sono entrambi influenzati dall'energia degli elettroni in collisione. Questo lavoro nasce da una collaborazione tra fisici sperimentali guidati da Alexander Snegursky presso l'Institute of Electron Physics, Uzhgorod, Ucraina e teorici guidati da Jelena Tamuliene all'Università di Vilnius, Vilnio, Lituania.

L'effetto dannoso delle radiazioni ad altissima energia sui tessuti umani è ben noto a causa di disastri come gli incidenti nucleari di Chernobyl e Fukushima. Però, gli effetti a lungo termine sperimentati dai sopravvissuti a tali disastri, compreso un aumento del rischio di cancro, sono in parte causati dall'impatto di radiazioni a energia piuttosto bassa. I gruppi hanno scelto di studiare l'effetto dell'impatto degli elettroni sugli amminoacidi perché sono meno studiati in questo contesto rispetto al DNA.

Snegursky e i suoi colleghi hanno usato la spettrometria di massa per misurare il rapporto massa-carica e quindi determinare la natura dei frammenti chimici prodotti quando un amminoacido biologicamente importante, glutammina, è stato bombardato con fasci di elettroni uniformi con diverse dosi di radiazioni. Nel frattempo, il team teorico ha modellato le strutture elettroniche e geometriche della glutammina e dei suoi frammenti utilizzando la meccanica quantistica. I modelli di frammentazione osservati differivano a seconda della dose di radiazione ricevuta dalle molecole, ei risultati sperimentali sono stati ampiamente confermati dalle simulazioni. Gli autori dello studio ritengono che questa ricerca di base avrà implicazioni per comprendere l'effetto delle radiazioni ionizzanti sulle cellule umane, migliorare la selettività dei fasci di radioterapia per le cellule tumorali, e persino, forse, comprendere l'origine della vita.