Ionenstrahlen für die Weltraumforschung M. Scholz / D. Schardt Biophysik
Von der Therapie zur Weltraumforschung? Kosmische Strahlung besteht im wesentlichen aus Ionenstrahlen (Protonen … Eisen) Auf der Erde: Abschirmung durch Magnetfeld und Lufthülle Bei Aufenthalt im Weltall kann kosmische Strahlung zu erheblichen Schädigungen in Geweben und Material führen Ziele: Verständnis von Mechanismen/Ausmass der Schädigung Entwicklung von Gegenmassnahmen (Abschirmung)
Ursprung der kosmischen Strahlung Sonne Sonneneruption Protuberanzen (p,He) Galaxien Supernovae (p...Fe)
Dosisbelastung 1 mSv / Jahr 1 mSv / Tag mSv / Tag Strahlentherapie: 30 x 2000 mSv/Tag Polarlichter
Strahlenbelastung in der Weltraumfahrt M. Durante
Wirkung der kosmischen Strahlung Krebsinduktion Spätschäden in Geweben (z.B. Linsentrübung) Akute Strahlenschäden Dosis
Teilchen- und Energiespektrum Kinetische Energie [MeV/u] Teilchenfluenz Zusammensetzung der galaktischen kosmischen Strahlung
Wirkung pro Teilchen Die Rolle der schweren Ionen Schwere Teilchen zeigen auch bei hohen Energien eine deutlich erhöhte biologische Wirksamkeit Modell (Cucinotta et al.)
Beitrag verschiedener Ionensorten Wilson et al., 1985 Biologisch Effektive Dosis hinter 2cm Al-Abschirmung
Photonen Ionen Ursache für die hohe Wirksamkeit Vergleich von Ionen- und Photonenstrahlen (Emission von Sekundärelektronen) Zell- Kern
Biologische Detektion von Schadensspuren p21-Protein-Akkumulation entlang der Spur von 200 MeV/u Eisen-Ionen J. Heede-Rudolph et al. 10 m
Unsicherheit in Risikoabschätzungen Unsicherheiten in Risikoabschätzungen betragen zwischen 400% und 1500% Der grösste Teil der Unsicherheit ist durch mangelnde strahlenbiologische Kenntnisse bedingt. Ziel der NASA: Reduktion der Unsicherheit auf 50%
D. Bettega et al. Indikator für Krebsinduktion: Zelltransformation
Problem: Niedrigdosis-Bereich Bei Teilchenstrahlen: Niedrige Dosis niedrige Teilchenfluenz Bystander-Effekt
Ausblick Zukünftige Projekte: Schwerpunktverlagerung Therapie Strahlenschutz Ergebnisse finden generelle Anwendung (Strahlenschutz allgemein; Therapie: Sekundärtumore) Volles Teilchen- und Energie-Spektrum ist wichtig