Presso i Laboratori Nazionali di Legnaro vengono svolti studi sugli effetti biologici di diversi tipi di radiazioni su organismi viventi. Cellule di mammifero coltivate “in vitro” vengono impiegate come modello sperimentale ed irradiate in aria con particelle cariche, neutroni, raggi gamma e raggi-X prodotti dagli acceleratori dei Laboratori.
Le radiazioni interagiscono con la materia vivente provocando la rottura delle macromolecole biologiche (DNA) e la conseguente perdita delle loro funzioni. I danni prodotti dalle radiazioni si possono manifestare come alterazione di una o più attività cellulari (mutazioni genetiche) oppure, se particolarmente estesi, possono portare alla morte della cellula.
Nel Laboratorio di radiobiologia di Legnaro si studiano, tra gli effetti biologici causati dalle radiazioni, l’induzione della morte (inattivazione) cellulare, le mutazioni genetiche, le rotture del DNA singole e doppie.
Tali studi permettono di ottenere informazioni dettagliate per la comprensione dei meccanismi biofisici responsabili dei danni molecolari e cellulari causati dall’interazione della radiazione ionizzante con la materia biologica.
Questi risultati sono estremamente utili per le applicazioni nella radioterapia (trattamento dei tumori con metodiche non convenzionali) e nella radioprotezione.
Ogni tipo di radiazione ionizzante ha degli effetti biologici specifici e nei Laboratori Nazionali di Legnaro si stanno studiando in modo sistematico, utilizzando il Tandem XTU, le interazioni di specie nucleari differenti con colture di cellule di mammiferi , in vista dell’impiego in radioterapia di fasci di particelle cariche.
La modalità di deposizione di energia nei sistemi biologici da parte di particelle ionizzanti dipende sia dal tipo di particella, sia dalla carica elettrica e dalla velocità: è pertanto fondamentale conoscere in dettaglio tutte le possibilità, in modo che si possano ottimizzare dei fasci di particelle a scopo terapeutico per renderli efficaci e selettivi.