Ziel dieses Antrags ist es, die zeitliche Dimension der Interaktion von Schadensstrukturen in Abhängigkeit von der lokalen Schadensdichte detailliert zu untersuchen. Das Projekt strebt ein umfassendes Verständnis von Strahlenschäden unter Berücksichtigung der räumlichen und zeitlichen Struktur der Energiedeposition an. Untersucht wird die zeitliche Entwicklung der Strahlenschädigung und die Interaktion von DNA-Schäden und Reparaturprozessen benachbarter Schadensorte, von der Submikrosekunden- bis zur Stunden-Zeitskala und auf räumlichen Skalen bis in den Submikrometer-Bereich. Am Ionenstrahlzentrum IBC in Dresden werden Bestrahlungen von Niedrig-LET-Protonen bis zu Hoch-LET-Schwerionen in großen Bereichen räumlicher und zeitlicher Fokussierung durchgeführt. Die Energiedeposition der fokussierten Niedrig-LET-Teilchen ähnelt zunächst der eines einzelnen Schwerions, kann aber räumlich und zeitlich modifiziert werden. Durch mehrfache Applikation von Strahlpulsen auf eine Stelle in wählbaren Abständen wird die zeitliche Entwicklung der Schadensinteraktionen über viele Größenordnungen abgetastet. Endpunkte wie klonogenes Zellüberleben und Zelltodmechanismen werden bestimmt, Einzelzellreaktionen und DNA-Schadensprozesse mikroskopisch analysiert. Die Reaktion einzelner Zellen wird durch Lebendzellmikroskopie nachvollzogen und mit Schadensinduktion und Interaktion verknüpft. Verschiedene Pulsmuster und Strahldurchmesser erlauben ein systematisches Abtasten der räumlichen und zeitlichen Skalen der Schadensinteraktionen. Diese Versuche erweitern den Parameterraum von Split-Dose-Experimenten im Vergleich zu früheren flächigen Bestrahlungen erheblich. Ein systematischer Datensatz sowohl von flächigen als auch fokussierten Bestrahlungen bildet die Grundlage für die Weiterentwicklung theoretischer Modelle. Konkret soll der Modellierungsansatz LEM/GLOBLE zur theoretischen Interpretation genutzt und weiterentwickelt werden.
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