Cancer is the second leading cause of death worldwide and affects millions of people every year. Furthermore, the available treatments often lead to severe side effects, thus improving radiation treatment is meaningful. Photoactivation therapy seeks to build in heavy atoms into the DNA of cancer cells, as markers, then activating them to cause secondary radiation that damages the DNA of the targeted cells only. This has been suggested but is not well understood. Hence this study seeks to investigate how a reduced model system of iodine-marked DNA is fragmented due to ionization. Computer simulations with eleven separate starting configurations of the molecule 5-iodocytidine were analyzed, for ionization levels from an average 0.03 up to 0.33 electrons removed per atom (e/N), during 200 femtoseconds (fs). A Python program was written in order to estimate bond sensitivities and identify fragments. While 5-iodocytidine resembles an iodized DNA-base it is still a rather simple model system, far from a double stranded DNA chain, and the simulations were limited to non-targeted ionization and an isolated environment. Results of this thesis include that the sugar ”backbone” of 5-iodocytidine seems to be most sensitive to ionization, fragmenting in several pieces after 150-200 fs at ionization levels of 0.30-0.33 e/N, while the rest of the molecule mostly remained intact. These results appear promising since back bone fragmentation is crucial for disrupting cancer cell growth. / Cancer är den näst största dödsorsaken i världen och påverkar miljontals människor varje år. Dessutom leder tillgängliga behandlingar ofta till allvarliga bieffekter, därför är det meningsfullt att förbättra strålbehandling. Fotoaktiveringsterapi går ut på att bygga in tunga atomer i cancercellernas DNA, som markörer, och därefter aktivera dem för att orsaka sekundär strålning vilket endast skadar de fokuserade cellerna. Detta har studerats men processerna är inte fullt klarlagda, därför ämnar denna studie att undersöka hur ett förenklat modelsystem av jod-märkt DNA fragmenteras till följd av jonisering. Datorsimuleringar för elva olika begynnelsevillkor av molekylen 5-iodocytidine analyserades, för joniseringsnivåer från ett genomsnitt 0.03 upp till 0.33 borttagna elektroner per atom (e/N), under 200 femtosekunder (fs). Ett Pythonprogram skrevs i syfte att uppskatta bindningarnas känslighet och identifiera fragment. Även om 5-iodocytidine liknar en jodiserad DNA-bas så är det fortfarande ett tämligen enkelt modelsystem, långt ifrån två sammanbunda DNA-strängar. Simuleringarna var dessutom avgränsade till icke-fokuserande jonisering och en isolerad omgivning. Resultat från den här avhandlingen innefattar att socker-”ryggraden” av 5-iodocytidine verkar vara mest känslig för jonisering, och fragmenteras i flera bitar efter 150-200 fs vid joniseringnivåer 0.30-0.33 e/N, medan resten av molekylen oftast förblir intakt. Dessa resultat ser lovande ut eftersom fragmentering av ryggraden är särskilt viktig för att hämma tillväxten av cancerceller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-415079 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Koerfer, Ebba |
| Publisher | Uppsala universitet, Materialteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSKAND1119 |
Page generated in 0.002 seconds