Medida de parámetros de colisión de electrones y radicales aniónicos con moléculas.Aplicación al estudio de radiosensibilizadores moleculares

Resumen

A lo largo de las últimas décadas, el estudio de las colisiones de iones con moléculas de interés biológico, han atraído el interés de la comunidad científica en diferentes áreas de la ciencia y la tecnología. Especialmente, el estudio de la dinámica molecular presente en los procesos de colisión juega un papel importante en áreas como la astrofísica, física del plasma y la medicina. En este estudio, nos hemos centrado en las interacciones inducidas por electrones secundarios y radicales de O2, debido a su importancia en distintos procesos fisicoquímicos relacionados con fenómenos planetarios y por estar asociados con lesiones biológicas producidas por la radiación ionizante. La radiación interactúa con el tejido humano produciendo una gran cantidad de electrones de baja energía (LEE), los cuales, al colisionar con las moléculas del entorno, generan especies secundarias, como iones o radicales libres, entre ellos las especies oxigenadas altamente reactivas (ROSs). Las ROSs desencadenan procesos físicos, químicos y biológicos que pueden afectar letalmente a las células a través de disociaciones moleculares. Dada la importancia de estos procesos en el desarrollo de modelos de interacción de la radiación con la materia, el presente trabajo se ha dedicado a la obtención una base de datos colisionales (secciones eficaces de interacción) que contribuyan a incluir en dichos modelos el efecto de las ROSs y los electrones secundarios. El trabajo experimental consta de tres partes y en su ejecución se han utilizado diferentes dispositivos experimentales, dependiendo de los procesos considerados en cada caso. La primera parte se ha dedicado al estudio de las colisiones de un haz de aniones superóxido (O2 ¿) con moléculas sencillas, tales como, N2, O2 y CO2. En la segunda parte se ha ampliado este estudio incluyendo moléculas más complejas como el C6H6. Ambas partes se han realizado en un sistema experimental especialmente diseñado y construido en nuestro laboratorio para el análisis de colisiones de aniones (O2 ¿ en este caso) con moléculas gaseosas. Por último, se ha estudiado la interacción de diferentes proyectiles (O2 ¿, electrones de baja y alta energía) con radiosensibilizadores moleculares derivados del Imidazole. En el caso de O2 ¿ se ha utilizado el sistema experimental mencionado anteriormente mientras que para el estudio de colisiones con electrones se han utilizado los equipos disponibles en otras instituciones. En particular, los experimentos con electrones de baja energía (por debajo del límite de ionización) se han realizado en el Laboratorio de Colisiones Inelásticas de Electrones de la Universidad de Innsbruck y para los correspondientes a colisiones ionizantes se ha utilizado un ¿microscopio de reacción¿ del Instituto Max-Plank para Física Nuclear de Heidelberg. A partir de estos experimentos se han obtenido las secciones eficaces totales de desprendimiento de electrones (electron detachment) y las secciones eficaces totales y parciales de ionización para colisiones de O2 ¿ con las moléculas mencionadas. En el caso de los radiosensibilizadores moleculares, también se han medido las secciones eficaces de captura disociativa de electrones (dissociative electron attachment-DEA) y la doble sección eficaz diferencial (double differential cross section-DDCS) de colisión con electrones, así como la fragmentación iónica inducida por estos procesos. Se ha observado por primera vez la formación de complejos catiónicos de gran masa (mayores que la masa del ion padre) en las colisiones de O2 ¿ con moléculas de benceno dentro de un margen restringido de energías (550-850 eV). Como explicación de este proceso de ¿oxidación anómala¿ se ha propuesto un modelo de formación de dichos complejos basado en una doble ionización del blanco seguida de una atracción electrostática que posteriormente evoluciona hacia la formación de un sistema estable covalente (C6H6O+).