重离子治癌技术和机理调研与血清素在旁效应中的作用的初步探索

重离子治癌调研与血清素在旁效应中的作用的探索

刘朝巍

指导老师;李强吴庆丰

中国科学技术大学核科学技术学院10级本科班

摘要：在近物所进行大学生研究计划的这一个月时间，主要通过文献和现场参观对重离子治癌的物理

技术和医学应用做了大体的了解；还参与了医学物理研究室吴庆丰师兄对旁效应的研究工作，我们主要通

过转培养基检验肿瘤细胞在碳离子束照射后血清素（5-HT）在旁效应中发挥的作用，最后利用细胞克隆存活计数检验旁效应的促进或抑制作用强度，通过检验，我们没有发现血清素对旁效应的明显影响。

关键词：重离子，治癌技术，旁效应，血清素

一、重离子治癌技术和机理调研

核向来都是敏感话题，自从它走出实验室，就在世界的各个领域大显身手。原子弹让人领略到了它的威力，直至今日世界各大强国的核武之争都没有停止；核电让人看到了未来能源的新希望，老式的裂变反应堆早已普及，人们从各个方面提高它的安全性和稳定性，还在努力研究核废料的循环再利用，新式的商用聚变堆也在各国科研人员的努力中浮出水面。核科学和相关领域的交叉更是大大扩展了人类的视野，与材料的结合提高了材料性能，与医学的结合拓展了医疗手段，很多癌症得到了攻克。重离子治癌近些年来在全世界范围内兴起，它的基础研究和应用受到了各国政府和科研机构的重视。

⑴重离子治癌技术

1895年X射线的发现打开了放射治疗的大门，在1946年，有人发现被加速的质子对深层肿瘤有很好的治疗作用，因为被加速的质子辐照在人体后有更好的剂量深度分布（见图一）。

（图一）

从图中，可以看出X射线在人体表层释放的能量较多，而离子束则在布喇格峰处释放了大多能量，根据离子束的这一特性，就能通过不同的束流输送系统将粒子束的能量转移到靶向细胞中，实现癌症的治疗。目前束流输送系统分为主动型和被动型。

（图二）

在被动型束流输送系统（图二）中，束流先通过散射系统，扩展了光强宽度后，经过范围调制器和吸收盘将单能的布喇格峰展开以便覆盖整个靶向细胞，最后经过瞄准器的对准与补偿器对束流形状的勾勒通过皮肤，完成辐照。这种输送系统最大的缺陷是布喇格峰展宽是被固定的，因此对周围正常组织有额外伤害；除此之外肿瘤形状多种多样造成补偿器的多样化，为肿瘤治疗带来了大大的不便。

（图三）

在主动型束流输送系统中，先要给肿瘤组织建模，模型被分点、分层后，医学物理师设计好治疗方案，离子扫描系统将设定好的剂量打到每一层、每一点上，实现高效治疗。

在放疗的历史中，无论是用哪一种方法，最终都是追求较高的生物学效应。由于肿瘤细胞处于过度增殖状态，细胞环境乏氧，而细胞在乏氧状态下对X射线的敏感度较低，除此之外X射线在辐照介质过程中没有出现布喇格峰，因此使用了质子束代替X射线；而带电量大

的、速度慢的束流在介质的单位距离能量释放更大，在科研人员的尝试过程中发现碳离子束在辐照人体的最初阶段相对生物学效应仅有1，而在布喇格峰处相对生物学效应达到了3到4（相对生物学效应：造成相同辐照损伤的实验离子束与X射线所需剂量之比）。介于碳离子束更容易控制且具有较高的生物学效应，目前德国的GSI和日本的NIRS都使用碳离子束治疗患者。

⑵放射治疗机理

癌细胞是动物体内因分裂调节失控而无限增殖的细胞，而对人体有危害的恶性肿瘤除了能无限增殖外，还具有浸润性和扩散性，这两个特性给放疗带来了很大的麻烦。射线或离子束与人体的相互作用是非常复杂的过程，会使水产生辐解，由此产生的自由基对细胞中的各个部分均有氧化作用；还会与各种化合物（蛋白质、糖、核糖、脱氧核糖…）直接作用；粒子与物质碰撞后产生的碎片还会对细胞造成二次伤害；辐照还会改变细胞的分裂周期…以上所有伤害，最致命的是对DNA链的直接损伤，X射线通常会使DNA链错位、移位，质量较重的离子束则会使DNA单链或双链直接断裂，DNA的损伤造成细胞无法继续增殖，或突变，或在细胞复制两代或三代时死亡，甚至直接死亡。

虽然通过加速器产生的离子束能量巨大，对肿瘤细胞能产生很大的损伤，但是我们面对的是细胞，一个个有着完整新陈代谢功能的个体，而且还能共同组成一个组织，彼此间相互释放信号，别忘了，我们人就是由这样的小细胞组成的，这是一场人类与人类自己的战斗。近些年的研究发现肿瘤细胞被辐照后仍能通过自我吞噬等途径完成自我修复，继续扩散。还有一个棘手的作用被称为旁效应，这是受辐照细胞与未受辐照细胞之间的相互作用，受辐照细胞有时能够加强对周围未受辐照细胞（旁观者细胞）的伤害作用；有时周围未受辐照细胞（旁观者细胞）又能减小受辐照细胞受到的伤害。由于自然选择，这两种现象在细胞中共同存在，但存在的强度不相同，在肿瘤治疗中，我们的目的是对肿瘤细胞造成最大伤害，对正常细胞产生最小影响，因此旁效应的研究具有重要意义。

二、血清素在旁效应中的作用的初步探索

1、实验目的与假设

细胞间的信号因子非常多，加拿大学者Mothersill发现血清素和细胞的钙离子通道的开闭有着密切关系，通过实验验证，他得出随着培养基中血清素浓度的增加，在后期传代培养过程中肿瘤细胞的死亡率有明显的提高。

本次实验是为了验证血清素在旁效应中是否具有Mothersill得出的能增加致死率这一结论。

2、实验方法

⑴细胞培养

本实验使用HepG2(肝癌细胞)和V79(正常小鼠肺细胞)作为实验细胞系（Mothersill论文中使用的HPV-G人体胶质细胞）。

从液氮冰柜中取出冻存的细胞，在37℃的恒温水中快速晃动存细胞的小瓶，以免融化过程中的冰晶破坏细胞，细胞复苏后，吸出细胞悬液至培养皿中，滴加10倍以上的培养液至培养皿中，最后倒入培养基中液体体积1/9的血清，以提供细胞生长必须的营养元素。

将细胞培养1到2天，当细胞融合度达到80%到90%左右时可传代培养，分别将细胞以每培养皿200000个细胞的浓度种于血清素浓度为0、10ng/ml、100ng/ml、500ng/ml的培养液中（每种浓度都分为实验组和对照组）。

⑵细胞辐照和转培养基共培养

将实验组置于碳离子束下，受照剂量0.5Gy，受照2个小时后，分别将实验组和对照组中的培养基通过0.25μm滤膜转移到种有100个相同细胞（旁观者）的培养皿中。最后将培养皿放入37℃、5%的二氧化碳浓度中培养10天。

⑶克隆存活

本实验的生物终点是克隆存活，在共培养10天后每个细胞会形成一个克隆斑，通过染色等生物手段可以得到每个培养皿中细胞的存活情况（见图四）。

（图四）

⑷实验结果和数据分析

通过细胞计数和统计分析可得如下统计图（图五、图六）：

V79 12C

（图五）

从柱形图可看出正常小鼠肺细胞的存活率与血清素的浓度没有一定的相关性。

HepG2 12C

（图六）

对肝癌细胞，血清素对旁观者细胞的生存能力有了一定程度的促进作用。

通过以上的数据，我们发现对HepG2和V79两种细胞，血清素没有产生我们预期的现

象。对V79细胞，细胞存活率与血清素浓度没有预期一致性；对HepG2细胞，结果反而与我们的预期相反。

⑸讨论

针对实验结果与预期相反，我认为有以下几点原因：

①血清素在不同细胞中存在特异性，因血清素是一种神经传递素，在神经细胞或许中会有更明显的结果；

②血清素广泛存在于血清中，而血清是细胞培养中的营养物质，而且后续查资料发现光照能使血清素分解，这就造成了样品中血清素浓度不确定；

③本次实验是在辐照前加的血清素，碳粒子束对培养基会有辐解，也大大增加了实验结果的不确定性。

在近期师兄的实验中针对以上几点，我们做了如下改进：

①使用了人体肺细胞、脑胶质瘤细胞，增加参与实验的细胞系，减少血清素特异性带来的差

异；

②在培养前将血清置于光照下，使血清素充分分解，提高了浓度的精确性，此外还增加了浓度梯度；

③在辐照后也向培养基中加血清素，减小辐照对血清素辐解带来的误差；

④近期还使用了细胞共培养手段，这样能进一步减少无关因素对实验的影响。

三、致谢

感谢近物所能给我提供此次暑期大研的机会，让我近距离地接触到了科研，为我打开了通向科研的大门，还感谢李强老师和吴庆峰师兄对我学习上的帮助。

四、参考文献

1、《放射生物学》夏寿萱- 1998 - 军事医学科学出版社

2、《细胞生物学》翟中和，王喜忠，生物学，丁明孝- 2000 - 高等教育出版社

3、《细胞培养》司徒镇强，吴军正- 1996 - 世界图书出版公司西安分公司

4、《Serum Serotonin Levels Determine the Magnitude and Type of Bystander Effect in Medium Transfer Experiments》Mothersill 2010 by Radiation Research Society

5、《Charged particles in radiation oncology》Marco Durante and Jay S.Loeffler

6、《Heavy-ion tumor therapy: Physical and radiobiology benefits》

Dieter Schardt and Thilo Els?sser

7、《The future of heavy ion radiotherapy》Oliver J?kel

质子重离子技术虽好,但并非人人适用

质子重离子放疗作为一种新的肿瘤治疗技术，拓展了放射治疗的应用宽度，极大程度地提高了肿瘤治疗患者的治愈率和生活质量，为年龄大、心肺功能较差或无法耐受手术治疗的患者提供了新选择，受到广大肿瘤患者的热捧。然而，质子重离子技术虽好，但并非人人适用，是否适合采用质子重离子技术治疗，需要经过专业医师严格筛选分析。 1、质子重离子技术 质子和重离子都属于粒子线，与传统放疗的X线不同，粒子线在物理学上有独特的布拉格峰现象，通俗的说，就是能够在到达肿瘤病灶时，“定向爆破”集中释放能量，以杀灭实体肿瘤病灶。 其好处，一是可以减少对肿瘤周边健康组织的伤害;二是可以对肿瘤病灶给予比传统放疗更高的照射剂量;三是对一些对传统放疗有抗拒的肿瘤类型，给予更强的杀伤力。 2、质子重离子技术适应症 质子重离子放疗，因具有可控性强、穿透性强的特点，使其适应症较普通光子治疗有了极大的拓宽。目前，质子重离子治疗适应症主要包括： ◆中枢神经系统：脑膜瘤、胶质瘤等 ◆颅底：脊索瘤、软骨肉瘤等 ◆头颈部：鼻咽癌、腺样囊性癌、黑色素瘤、软组织肉瘤等复发性肿瘤 ◆胸部：肺癌、食管癌、纵膈肿瘤等 ◆腹盆腔：肝癌、胰腺癌、胆管癌、前列腺癌、直肠癌、子宫肿瘤及其他无法切除的盆腔肿瘤等 ◆其他部位：骨肿瘤、软组织肉瘤等 当然，以下几种情况并不适合采用质子重离子治疗。 1)肿瘤部位有粒子植入或金属支架等金属物的; 2)同一部位肿瘤已接受过2次及以上放射治疗的患者; 3)晚期肿瘤患者如多发转移、肿瘤终末期患者等，因为质子和重离子只是局部治疗手段。但晚期的判断上有分歧，比如结直肠癌患者的肝部多发转移，传统上认为是中晚期，没有手术指征，生存期有限，但是质子放疗在杀灭肝部肿瘤病灶后，能够获得很好的治疗效果。 3、中国质子重离子治疗还有很长的路要走 1990年，美国LomaLinda大学医学中心首先启用了医学专用质子装置，正式宣告质子进入临床医学领域。美国多个地区、日本和德国纷纷建设质子治疗中心。今天，质子治疗已经是美国放射治疗儿童肿瘤的金标准。2010年以来，多家中国医疗机构也扎堆进入这一领域，质子中心在全国遍地开花。 目前，专家表示，质子重离子治疗比较适合儿童、年轻人，医生也在寻找筛选什么样的肿瘤更适合用质子治疗;另外，人才培养也很重要，作为一种中高端的肿瘤治疗手段，质子重离子治疗需要更优秀的技术人员和服务人员更好的应用，发挥其应有的价值。所以说，中国的质子重离子治疗还有很长的路要走。

肿瘤药物的分类及作用机制

肿瘤药物地分类及作用机制 烷化剂 氮芥类：氮芥、苯丁酸氮芥、环磷酰胺（）、异环磷酰胺（） 目前广泛用于治疗淋巴瘤、白血病、多发性骨髓瘤、对乳腺癌、肺癌有一定地疗效. 副作用：骨髓以致、脱发、消化道反应，可引起出血性膀胱癌，故使用此药时应鼓励患者多饮水. 抗代谢药物 胸苷酸合成酶抑制剂：氟尿嘧啶又称（我科代表使用）. 不良反应：用药天出现消化道黏膜损伤.例如口腔溃疡、食欲减退、恶心、呕吐、腹泻等，一周后引起骨髓抑制.个人收集整理勿做商业用途 临床上比如我科恶性葡萄胎、长时间连续点滴此类药物应做好患者地口腔护理，指导患者口腔清洁地方法，预防严重地口腔黏膜炎发生.个人收集整理勿做商业用途 二氢叶酸还原酶抑制剂：甲氨蝶呤（） 一般用甲酰四氢叶酸（）解除地毒性. 不良反应：口腔炎、溃疡性胃炎、出血性肠炎甚至肠穿孔而死亡. 抗肿瘤抗生素 我科常用药物：放线菌素、博莱霉素、红霉素 红霉素：心脏毒性、骨髓抑制 此药外渗引起组织溃疡坏死.临床上使用时注意静脉地选择，加药时护士要守侯床旁，保证药物顺利输入，发现药物外渗时，及时拔针，给予局部封闭，金黄散中药外敷，预防组织坏死.个人收集整理勿做商业用途 放线菌素：用药注意事项同上. 博莱霉素：可引起皮肤反应，表现为色素沉着，皮炎、角化增厚、皮疹.还可引起肺组织地纤维化，用药期间应注意检查肺部.本药临床上可致高热，用药前一般前分钟口服消炎痛可缓解.个人收集整理勿做商业用途 抗肿瘤植物药 ． 长春新碱和紫杉醇 长春新碱：不良反应为血液毒性、消化道反应、恶心、呕吐、周围神经毒性，表现为之间麻木、四肢疼痛、肌肉震颤.个人收集整理勿做商业用途紫杉醇：过敏反应，用药前询问过敏史.用药时应预防过敏反应地发生，使用中慢滴小时，同时监测生命体征，发现过敏反应应立即停药，静脉输入紫杉醇应使用聚丙烯输液管，不可使用聚乙烯输液管.个人收集整理勿做商业用途铂类抗肿瘤药 顺铂，卡铂，奥沙利铂 . 顺铂：消化道反应，肾脏毒性，其次还有骨髓抑制、听毒性均与剂量无关，故用药前先检查肾功能及听力，并注意鼓励患者多饮水或输液强迫利尿.并做好患者地饮食宣教，以少食多餐，清淡饮食为主.个人收集整理勿做商业用途 . 卡铂：髓抑制较重，而且禁用生理盐水，应使用葡萄糖，否则会引起比顺铂更严重地肾脏毒性. 奥沙利铂：外周毒性表现为遇冷痉挛，所以患者在用药一周内禁冷，以防喉挛引起窒息.

碳正离子重排规律

有机化学中重排反应 有机化学中重排反应很早就被人们发现，研究并加以利用。第一次被Wohler发现的，由无 机化合物合成有机化合物，从而掀开有机化学神秘面纱的反应一加热氰酸铵而得到尿素，今 天也被化学家归入重排反应的范畴。一般地，在进攻试剂作用或者介质的影响下，有机分 子发生原子或原子团的转移和电子云密度重新分布，或者重键位置改变，环的扩大或缩小，碳架发生了改变，等等，这样的反应称为是重排反应。 按照反应的机理，重排反应通常可分为亲核反应、亲电反应、自由基反应和周环反应四大类。 也有按照不同的标准，分成分子内重排和分子间重排，光学活性改变和不改变的重排反应，一、亲核重排 重排反应中以亲核重排为最多，而亲核重排中又以1，2重排为最常见。 (一)亲核1, 2重排的一般规律 1?亲核1，2重排的三个步骤：离去基团离去，1, 2基团迁移，亲核试剂进攻2?发生亲核1，2重排的条件 (1 )转变成更稳定的正离子(在非环系统中，有时也从较稳定的离子重排成较不稳定的离子) (2)转变成稳定的中性化合物 (3 )减小基团间的拥挤程度，减小环的张力等立体因素。 (4)进行重排的立体化学条件：带正电荷碳的空 p轨道和相邻的C—Z键以及a碳和B碳应共平面或接近共平面 (5)重排产物在产物中所占的比例不仅和正电荷的结果有关，而且和反应介质中存在的亲核试剂的亲核能力有关 3?迁移基团的迁移能力 (1)多由试验方法来确定基团的固有迁移能力 (2 )与迁移后正离子的稳定性有关 (3)邻位协助作用 (4 )立体因素 4?亲核1, 2重排的立体化学： (1 )迁移基：构象基本保持，没有发现过构型反转，有时有部分消旋 (2)迁移终点：取决于离去及离去和迁移基进行迁移的相对时机 5?记忆效应：后一次重排好像和第一次重排有关，中间体似乎记住了前一次重排过程 (二)亲核重排主要包括基团向碳正离子迁移，基团向羰基碳原子迁移，基团向碳烯碳原子 迁移，基团向缺电子氮原子转移，基团向缺电氧原子的迁移，芳香族亲核重排，下面就这六种迁移作简要介绍： 1.基团向碳正离子迁移： (1)Wagner-Meerwein重排：烃基或氢的1, 2移位，于是醇重排成烯 (2)片那醇重排：邻二醇在酸催化下会重排成醛和酮

抗肿瘤药物的作用机制

抗肿瘤药物的作用机制 1．细胞生物学机制 几乎所有的肿瘤细胞都具有一个共同的特点，即与细胞增殖有关的基因被开启或激活，而与细胞分化有关的基因被关闭或抑制，从而使肿瘤细胞表现为不受机体约束的无限增殖状态。从细胞生物学角度，诱导肿瘤细胞分化，抑制肿瘤细胞增殖或者导致肿瘤细胞死亡的药物均可发挥抗肿瘤作用。 2．生化作用机制 （1）影响核酸生物合成：①阻止叶酸辅酶形成；②阻止嘌呤类核苷酸形成；③阻止嘧啶类核苷酸形成；④阻止核苷酸聚合；（2）破坏DNA结构和功能；（3）抑制转录过程阻止RNA 合成；（4）影响蛋白质合成与功能：影响纺锤丝形成；干扰核蛋白体功能；干扰氨基酸供应；（5）影响体内激素平衡。 烷化剂烷化剂可以进一步分为： 氮芥类：均有活跃的双氯乙基集团，比较重要的有氮芥、苯丁酸氮芥、环磷酰胺（CTX）、异环磷酰胺（IFO）等。其中环磷酰胺为潜伏化药物需要活化才能起作用。目前临床广泛用于治疗淋巴瘤、白血病、多发性骨髓瘤，对乳腺癌、肺癌等也有一定的疗效。 该药除具有骨髓抑制、脱发、消化道反应，还可以引起充血性膀胱炎，病人出现血尿，临床在使用此药时应鼓励病人多饮水，达到水化利尿，减少充血性膀胱炎的发生。还可以配合应用尿路保护剂美斯纳。 亚硝脲类：最早的结构是N-甲基亚硝脲（MNU）。以后，合成了加入氯乙集团的系列化合物，其中临床有效的有ACNU、BCNU、CCNU、甲基CCNU等，链氮霉素均曾进入临床，但目前已不用。其中ACNU、BCNU、CCNU、能通过血脑屏障，临床用于脑瘤及颅内转移瘤的治疗。主要不良反应是消化道反应及迟发性的骨髓抑制，应注意对血象`的观测，及时发现给予处理。 乙烯亚胺类：在研究氮芥作用的过程中，发现氮芥是以乙烯亚胺形式发挥烷化作用的，因此,合成了2，4，6-三乙烯亚胺三嗪化合物（TEM），并证明在临床具有抗肿瘤效应，但目前在临床应用的只有塞替派。此药用于治疗卵巢癌、乳腺癌、膀胱癌，不良反应主要为骨髓抑制，注意对血象定期监测。 甲烷磺酸酯类：为根据交叉键联系之复合成的系列化合物，目前临床常用的只有白消安（马利兰）。临床上主要用于慢性粒细胞白血病，主要不良反应是消化道反应及骨髓抑制，个别病人可引起纤维化为严重的不良反应。遇到这种情况应立即停药，更换其它药物。 其他：具有烷化作用的有达卡巴嗪（DTIC）、甲基苄肼（PCZ）六甲嘧胺（HHN）等。环氧化合物，由于严重不良反应目前已被淘汰。 抗代谢药物抗代谢类药物作用于核酸合成过程中不同的环节，按其作用可分为以下几类药物： 胸苷酸合成酶抑制剂：氟尿嘧啶（5-FU）、呋喃氟尿嘧啶（FT-207）、二喃氟啶（双呋啶FD-1）、优氟泰（UFT）、氟铁龙（5-DFUR）。 抗肿瘤作用主要由于其代谢活化物氟尿嘧啶脱氧核苷酸干扰了脱氧尿嘧啶苷酸向脱氧胸腺嘧啶核苷酸转变，因而影响了DNA的合成，经过四十年的临床应用，成为临床上常用的抗肿瘤药物，成为治疗肺癌、乳腺癌、消化道癌症的基本药物。 不良反应比较迟缓，用药6-7天出现消化道粘膜损伤，例如：口腔溃疡、食欲不振、恶心、呕吐、腹泻等，一周以后引起骨髓抑制。而连续96小时以上粘腺炎则成为其主要毒性反应。临床上如长时间连续点滴此类药物应做好病人的口腔护理，教会病人自己学会口腔清洁的方法，预防严重的粘膜炎发生。

质子重离子放射治疗的介绍和比较

质子、重离子放射治疗的介绍 一、质子治疗 质子治疗：氢原子核中的质子通过粒子加速器释放高能量射线的治疗。 二、重离子治疗 重离子，是指重于2号元素氦并被电离的粒子。所谓重离子就是比电子重的粒子。应用于放射线治疗的重离子通常是指碳素离子。 利用重离子加速器将碳离子加速到光速的70%左右，再利用形成的碳离子束流进行照射。

三、粒子（质子、重离子）治疗的优势 a. X射线进入人体时在皮肤附近释放的能量最高，进入人体后则会逐步降低能量，所以到达肿瘤时就不一定是能量最高杀伤力最强的时刻，达不到充分的治疗效果；而且射线会在穿透肿瘤后继续释放能量，损害周围的正常组织。而粒子，可以进行调节，达到我们的期盼：在皮肤附近以及到达肿瘤之前抑制能量的释放，一旦到达肿瘤时便会瞬间释放大剂量的能量，经过肿瘤后又马上停止释放能量（布拉格峰，Bragg 峰）。简而言之，就是射线在体内的分布较传统射线更集中，更优质。减少毒副反应，减少第二原发肿瘤。 b. 重离子和质子有足够的放射剂量能到达体内更深部位的肿瘤。

四、粒子（质子、重离子）治疗的适应症 没有远处转移，（原则上）没有淋巴结转移，局限在某一部位的肿瘤，适合进行质子重离子治疗。黑色素瘤、骨和软组织肉瘤、脊索瘤、高危前列腺癌、胰腺癌和术后复发的直肠癌，重离子放疗显示了很好的疗效。 血液内的肿瘤、空腔脏器内如胃、肠等肿瘤以及乳腺肿瘤等不适合质子重离子治疗。

五、质子治疗和重离子治疗的区别 重离子在生物学效应方面优于质子。因为重离子能够对肿瘤细胞DNA 产生直接作用，使DNA 的双链同时受到损伤，且不受氧浓度的影响，使正常癌细胞或乏氧癌细胞产生不可修复的致死性损伤，从而彻底杀死癌细胞。而质子在对癌细胞DNA 损伤的程度不如重离子。因此，这一点上，重离子比质子具有更强的杀灭抵抗放射肿瘤细胞的能力。但是在重离子放射线照射过程中，产生的离子碎片对肿瘤前部和形成的末端小尾巴对治疗的影响, 尤其是对末端横向散射的影响, 以及如何进行有效评估等问题的研究，目前还不是很清楚。 质子治疗的布拉格峰尾部衰减更快，没有拖尾现象，给予靶区外正常组织的剂量很小，在这点上，质子要优于重离子。 所以，目前质子/ 重离子治疗领域，仍以质子放疗为主，重离子放疗技术尚未完全成熟。

医用重离子加速器

第三章医用重离子加速器 医用重离子加速器提供的重离子束主要应用于重离子束治癌，而提供的放射性核素以在核医学方面的应用为主。重离子束治癌在美，日，德等发达国家已进入到临床试验阶段，而放射性核素在核医学方面的应用大都处于试验研究阶段。由中国科学院近代物理研究所、甘肃省医学科学研究院、甘肃省肿瘤医院合作、兰州军区兰州总医院参与的甘肃省科技重大项目——“重离子束辐射治疗癌症的关系就是开发研究”，于2006年12月开始临床研究。到目前，已应用重离子束放射治疗浅表肿瘤受试者127名，效果显著，绝大部分病人无明显不良反应，治

疗后病人的随访率达96%以上，使我国成为国际上第4个有能力进行重离子治癌临床研究的国家。 第一节重离子治癌原理 一、概述 重离子束与物质相互作用的特殊机理使得它在肿瘤治疗方面具有一系列明显的优点：重离子束治疗精度高达(毫米量级);剂量相对集中，照射治疗时间短，疗效高；对肿瘤周围健康组织损伤小；重离子束治疗能做到实时监测，便于控制辐照位置和剂量。 以上优点使得重离子束的治疗作用可

以与手术刀媲美，达到普通电离辐照(此处普通电离辐照指x、r及电子束)治疗难以实现的疗效，因而重离子束被称为是21世纪最理想的放射治疗用射线。也正是由于重离子束在放射治疗中的上述优点，世界上许多国家都倾注了大量的人力和物力进行医用重离子束加速器的研制，或利用已有的重离子加速器进行治癌装置的建造和治癌基础及临床应用研究，这使得重离子治癌成为放射治疗领域的前沿性研究课题。 二、重离子治癌的科学依据和优势 放射治疗的主要原则就是给予肿瘤尽

可能大的辐射剂量，将癌细胞杀死，同时又尽可能地保护肿瘤周围和辐射通道上的正常组织使其少受损伤。由于普通电离辐照对剂量深度分布均呈指数衰减或略微上升而后衰减的特征，使治疗受到很大限制；而重离子束以其独特的放射物理学和放射生物学性质，在放射治疗上独具优势。 （一）重离子束的物理特性 1.特殊的深度剂量分布 荷电重离子贯穿靶物质时主要是通过与靶原子核外电子的碰撞损失其能量，随离子能量的降低，这种碰撞的概率增大。因此，离子在接近其射程末端时损失其大部分初始动能，形成一个高剂量的能量损

化疗药物的作用机理

化疗药物的作用机理 抗肿瘤药物种类繁多，其作用机理各不相同，根据药物的作用点不同可以将其作用机理归纳如下。 一、干扰核酸的合成代谢：大多数化疗药物主要是通过阻碍核酸特别是DNA成分的形成和利用，而起到杀伤细胞的作用。这类药物的化学结构和核酸代谢的必需物质相似。 1.抑制脱氧胸苷酸合成酶：阻止胸腺嘧啶核苷酸的合成：氟尿嘧啶、脱氧氟尿苷等药物在体内的衍生物可抑制脱氧胸嘧啶核苷酸合成酶，阻止脱氧脲嘧啶核苷酸的甲基化，从而影响DNA合成。 2.抑制二氢叶酸还原酶：甲氨蝶呤与二氢叶酸还原酶结合，使二氢叶酸不能被还原成四氢叶酸，导致5，10-二甲基四氢叶酸缺乏，使脱氧脲苷酸不能接受来自5，10-二甲基四氢叶酸的碳单位形成脱氧胸苷酸，DNA合成受阻。 3.阻止嘌呤核苷酸合成：巯嘌呤进入体内转变成活性型硫代肌苷酸，抑制磷酸腺苷琥珀酸合成酶和肌苷酸合成酶，阻止肌苷酸（IMP）转变为鸟苷酸和腺苷酸，又可反馈抑制磷酸核糖焦磷酸（PRPP）转变为磷酸核糖胺（PRA），从而影响RNA和DNA合成。 二、直接与DNA作用干扰其复制等功能：氮芥、环磷酰胺、苯丁酸氮芥、白消安、卡莫司汀等烷化剂和博莱霉素、丝裂霉素等抗生素，这类此物具有活泼的烷化基团，能与核酸、蛋白质中的亲核基团（羧基、氨基、巯基、磷酸根等）发生烷化反应，以烷基取代亲核基团中的氢原子，引起DNA双链间或同一链G、G 间发生交叉联结，使核酸、酶等生化物质结构和功能损害，不能参与正常代谢。 三、阻止防锤丝形成，抑制有丝分裂：抗肿瘤植物药如长春碱类和秋水仙碱能与微管蛋白结合，阻止微管蛋白聚合，使防锤丝形成障碍，结果是染色体不能向两极移动，有丝分裂停留于中期，最终细胞核结构异常导致细胞死亡。 四、抑制蛋白质合成：放线菌素D、玫瑰树碱等能嵌入到DNA双螺旋链间形成共价结合，破坏DNA模板功能，阻碍mRNA和蛋白质的合成；L-门冬酰胺酶可将门冬酰胺水解，使肿瘤细胞合成蛋白质的原料L-门冬酰胺缺乏，限制了蛋白质的合成；三尖杉酯碱使核蛋白体分解，抑制蛋白质的合成的起始阶段。 许多学者致力于开发不同作用机理的新药，取得了可喜的成果，相继提出了

国内首家质子重离子医院今在沪开业,第一年只收治300人,并非所有癌症都能治

国内首家质子重离子医院今在沪开业，第一年只收治300人， 并非所有癌症都能治 制图/邵竞 制图/邵竞 1 晨报记者彭晓玲朱国荣穿过一段类似《星际穿越》里的“太空走廊”，走进一个宽大的暖黄色多边形“太空舱”内，中间放着一张“床”，往上面一躺，一股射线照来，身上的肿瘤就可以得到治疗，整个过程没有异样的感觉，对肿瘤周边的脏器损害也非常小。 这并非好莱坞大片中才有的镜头，而是真实的存在。今天，拥有国际公认最先进放疗技术的上海市质子重离子医院正式开业，这是国内首家、也是全球极少数同时拥有质子重离子放射治疗设备的医疗机构。被誉为“治癌利刃”的质子重离子技术在国内出现，对很多在抗癌路上苦苦挣扎的患者来说，又多了一个延续生命的机会。引进“太空舱”十年磨一剑在上海市质子重离子医院一个会议室的墙上，写着的“十年磨一剑”五个红色大字非常醒目。回忆起为了引进“太空舱”的经历，一路走来的项目负责人、上海申康医院发展中

心副主任诸葛立荣由衷感叹道：“就像取经一样，我们终于取到了真经。” 早在1998年，上海就开始关注国际上放射治疗肿瘤这 一前沿技术。2003年7月，正式启动项目前期调研。当时，专家们除了在该引进质子技术，还是重离子技术的路径上有分歧，上海还面临要建成一家这样的医院，投资成本太高等客观困难。“设备太贵，回报时间太长。刚开始国企和民营企业来参与的积极性很大，但最后都走了。”诸葛立荣摇着头说。 不过，这并没有阻挡上海在尖端肿瘤技术上探索的决心。在前后召开了近30次专家论证会，实地考察了7个国家的17个质子、重离子中心和科研机构，形成长达10万字的调研论证报告后，2009年2月，在召开的一次专家咨询论证 会上，所有与会专家最终达成一致意见。随后，上海市政府决定引进质子重离子技术。 2008年，上海市质子重离子医院进行全球招标，引进 了一套德国西门子公司的设备，又经过前后6个月的谈判，最终落实好设备引入的各种事宜。建医院地面沉降要求超严2009年，医院进入施工阶段。由于质子重离子技 术非常精准复杂，对建筑施工的要求也非常高，破土动工后，难题一个又一个摆在面前，“很多建筑要求都是国内以前没有的，当时有专家看了后说，这些要求根本做不到”。 其中一个难点是，怎样才能达到质子重离子设备需具备

碳正离子

第一节碳正离子 含有带有正电荷的三价碳原子的基团，是有机化学反应中常见的活性中间体。很多离子型的反应是通过生成碳正离子活性中间体进行的，同时碳正离子也是研究得最早、最深入的活性中间体，很多研究反应历程的基本概念和方法都起始于碳正离子的研究，因此，有人认为碳正离子的研究是理论有机化学的基础。 一．碳正离子的生成 碳正离子可以通过不同方法产生，主要有下面三种： 1．中性化合物异裂，直接离子化 化合物在离解过程中，与碳原子连接的基团带着一对电子离去，发生共价键的异裂，而产生碳正离子，这是生成碳正离子的通常途径。 明显的实例如： 在这样的过程中，极性溶剂的溶剂化作用是生成碳正碳离子的重要条件。反应生成难溶解的沉淀也可影响平衡，使反应向右进行，而有利于碳正离子的生成，例如Ag+可以起到催化碳正离子生成的作用。 R-Br + Ag → AgBr↓ + R+ SbF5作为Lewis酸，又可生成稳定的SbF6-，也有利于碳正离子的生成。 R-F + SbF5 → R+ + SbF6- 在酸或Lewis酸的催化下，醇、醚、酰卤也可以离解为碳正离子，例如： 利用酸性特强的超酸甚至可以从非极性化合物如烷烃中，夺取负氢离子，而生成碳正离子。 由于碳正离子在超酸溶液中特殊的稳定性，很多碳正离子结构和性质的研究是在超酸中进行的，利用超酸可以制备许多不同碳正离子的稳定溶液。 2．正离子对中性分子加成，间接离子化

质子或带电荷的基团在不饱和键上的加成也可生成碳正离子。 如烯键与卤化氢的加成，第一步生成碳正离子。 羰基酸催化的亲核加成，首先质子化形成碳正离子，更有利于亲核试剂进攻。 芳环上的亲电取代反应，如硝化是由+NO2正离子进攻，形成σ络合物，这是离域化的碳正离子。 3．由其他正离子生成 碳正离子可以由其他正离子转变得到，例如重氮基正离子就很容易脱氮而生成芳基正离子。 也可以通过一些较易获得的正离子而制备更稳定但难于获得的碳正离子，例如用三苯甲 基正离子可以夺取环庚三烯的负氢离子而获得离子。 二．碳正离子的结构 碳正离子带有正电荷，中心碳原子为三价，价电子层仅有六个电子，其构型有两种 可能：一种是中心碳原子处于杂化状态所形成的角锥形构型，一种是的杂化状 态所形成的平面构型。不论还是，中心碳原子都是以三个杂化轨道，与三个成键原子或基相连构成三个σ键，都余下一个空轨道。不同的是前者的空轨道是杂化轨道，而后者空着的是未杂化的轨道。

碳正离子机理

第五讲与酸和亲电试剂有关的反应 —、 碳正离子 酸性介质中的反应可能涉及到碳正离子。碳正离子 的稳 定性为： 3。＞ 2° ＞ 1。＞ + CH3 1.碳正离子的形成 (1) 离解 a.醇发生质子化后，碳氧单键发生异裂，得到碳正离子。 例如： CH 3 H 3C —C —OH + H I CH 3 (3)羰基的质子化 ：0 + H^OSOH (4) 羰基化合物与Lewis 酸的反应 AICI 3 + CH —c —ci ―? 例如，Friedel-Crafts 酰基化反应 该反应的机理是： O CH + H 3C —C —OH I CH —般仅限制于生成稳定的碳正离子 间体为碳正离子)。 b.极性介质中，反应物分子中又存在好的离去基团，不需要 酸的催 化，也会发生键的异裂，生成碳正离子。 _ O HO — MeO CH^O —AOCF 3 :热?MeO CH 2 + CF 3SO 3- O — ⑵亲电试剂对双键的加成 (SN1或E1反应的中 CH 3 H 3C — C + CH 3 Q OSOH + 'OSOH + 「OSOH

QkAICI 3 CH 3 一 C —Cl -O AICI 3 H^Jci O CH - H + +0 AICI 3 -O AICI 3 * CH — L CI - CI AICI 3 2.碳正离子的重排 碳正离子重排的驱动力是：生成更稳定的碳正离子。重 排通常涉及到碳正离子中心原子的a -C 上的烷基、苯基或 H 的迁移。 (1) -H 的迁移 OH ?/ + H 2SQ Br - Br H O 反应: 机理： + 严一性2 (2)烷基的迁移 下列反应涉及到烷基的迁移，为它提出一个合理的机理。 比0\ 机理 实例1： 二烯酮-酚的重排反应

一定要看,上海质子重离子医院发布最新癌症治疗数据,效果好!

一定要看，上海质子重离子医院发布最新癌症治疗数据，效 果好！ 今日，位于上海国际医学园区（SIMZ）的上海市质子重离子对外发布了正式开业以来半年患者的收治数据。 临床试验病例1年随访结果 去年6月为质子重离子系统设备申请国家食药监局审批注册而开展了35例临床试验病例，截止目前已完成了治疗后1年的随访总结，有关报告已报国家和上海有关监管机构。 这35例病例涵盖头颈部（如脊索瘤、腺样囊性癌、软骨肉瘤）10例、胸部（如肺癌）4例、腹盆腔部（如肝癌、腹膜后肉瘤、前列腺癌）21例。从患者1年后随访检查资料看，在安全性（毒副作用）评价方面，根据现国际通行的由美国放射肿瘤学会（RTOG）制定的后期放射损伤评价标准（EORTC），35例临床试验患者中原个别患者曾出现的2级放疗急性不良反应已全部消失，极个别病例现存在1级极轻微后期放射损伤，主要为肺轻度纤维化、尿隐血等。 在有效性评价方面，35例患者总体情况良好。其中10例头颈部肿瘤患者全部稳定，症状消失；腹部1例肝癌患者和1例腹膜后肿瘤患者病灶完全消失，且未见其他不良情况；4例肺癌患者中3例其肿瘤部分退缩且病情稳定，另1例肺部肿瘤患者为结肠癌术后的双侧肺门转移灶，无法手术且化疗

不耐受，在接受质子放疗后病灶曾明显缩小但现略增大，须进一步深化评估研判；另19例前列腺癌患者的前列腺特异性抗原指标（PSA）水平仍保持疗效评价为生化控制，未出现PSA异常，没有其他复发或转移的征象，1年无生化复发生存率为100%。故接受质子重离子放疗的这35例临床试验患者，一年随访总体疗效评价较好。正式运营半年收治近140例患者 上海市质子重离子医院自今年5月8日正式对外开业运营以来，截至目前，已收治了近140例患者，其中100多位患者已完成质子重离子治疗顺利出院。 围绕新一轮“两个确保”（确保临床治疗安全和质量，确保治疗一例、成功一例）和“三个严格”（严格选择适应症、严格筛选每一例病例、严格制定临床诊疗方案）的工作目标，医院专家团队认真、严谨、周密地推进患者符合适应症的筛选储备、放射治疗计划制定及治疗。同时，正式开业以来，在充分讨论、研判并制订完善严格的入组标准、适应症的情况下，在原有临床试验阶段前列腺癌、脊索瘤、肺癌、肝癌、腺样囊性癌、软骨肉瘤、腹膜后肉瘤基础上又新增了鼻咽癌、脑膜瘤、骨和软组织肿瘤、胰腺癌、口咽癌、胶质母细胞瘤、胸腺瘤等多个治疗病种。这些肿瘤患者在治疗后，目前肿瘤控制情况都较好，各项疾病指征平稳。 开业至今，收治的近140例患者中最大年龄81岁，最小16

质子、重离子治疗对比

质子、重离子治疗对比 几十年治疗癌症实践表明，放射治疗是诸多治疗手段中极为重要的一环。近年来，由于多维适形调强治疗技术的发展，癌症放射治疗的治愈率和有效控制率明显提高，放射治疗使某些早期局部性肿瘤获得根治。同时放射治疗对癌症所在部位周围的器官及其功能的保留有重要意义，可以改善患者的生活质量。在诸多放射治疗手段中，尽管常规的放射治疗（电子、X和γ-射线）在某些肿瘤的治疗上已表现出较好的疗效，但由于电子、X和γ-射线在人体内产生的剂量随入射深度指数衰减，致使肿瘤前后的正常组织也受到一定程度的损伤，治疗效果不够理想。据统计，在所有的常规放射治疗病人中约有30%以上局部失控，从而导致治疗失败。由于质子具有布拉格峰物理特性，质子治疗在照射时可使剂量分布相对集中在癌细胞内，在杀死癌细胞的同时，大大减少对周围正常组织和敏感部位的损伤，从而使质子治疗优于常规的放射治疗。从上世纪70年代至今，全世界用质子治疗装置共治疗了6万多名肿瘤患者，积累了大量丰富的临床经验，一般治疗有效率达到95% 以上，五年存活率高达80%。质子治疗的巨大成就，已使全世界医学界一致公认质子治疗要比目前所常用的γ与电子射线治疗优越得多。所以尽管治疗设备技术比较复杂，价格相对昂贵，建造周期较长（约需3-5年），质子治疗仍然受到世界各国医学界的青睐，近二三十年来，质子治疗技术得到了快速发展。 相比重离子治疗，质子治疗的生物效应还不够理想，2003年日本HIMAC和德国GSI的重离子治疗成功后，碳离子优良的生物效应特别是对抗阻和乏氧型肿瘤的良好疗效，颇受国际上放疗专家和投资者的重视，碳重离子治疗将可能成为质子治疗的有力竞争者。但重离子治疗也存在一些固有缺点，冷点（指极少量漏网的肿瘤细胞）和后效应与分裂效应等都会影响到治疗效果。当前重离子治疗发展缓慢的最重要原因是它所需的加速器及其相应的设备规模大，技术复杂程度高，加速器及其

1碳正离子的稳定性顺序为

项目七 练习题 一、填空 1.碳正离子的稳定性顺序为 ＞ ＞ ＞ 。 2.活性自由基的稳定性顺序为 ＞ ＞ ＞ 。 3.马尔科夫尼科夫规则是指当卤化氢与不对称烯烃加成时，卤化氢中的氢原原子加到 ，卤原子加到 。 4．用碘作碘化试剂与芳烃作用时，由于生成的碘化氢具有 ，必须将其除去，除去的方法有 、 、 。 5．醇的碘取代反应一般用 或 作碘化试剂。 二、判断题 1．氯、溴与烯烃的加成不但易于发生，而且在很多情况下是定量进行的。 （ ） 2．碘的活性较低，通常它是不能与烯烃发生加成反应的。 （ ） 3．卤化氢与烯烃的加成反应是离子型机理还是自由基机理，只要根据反应条件来判断就可以了。 （ ） 4．卤化氢与烯烃的离子型加成机理产物是反马氏规则的。 （ ） 5．和烯烃相比，炔烃与卤素的加成是较容易的。 （ ） 6．苯胺的卤代若用卤素作卤化试剂，则主要得到三卤化苯胺。 （ ） 7．卤化亚砜（SOCl2）特别适用于伯醇的卤取代反应。 （ ） 8．氟代芳烃也可以用直接的方法来制备。 （ ） 9．在光和过氧化物存在下，不对称炔烃与溴化氢的加成也是自由基加成反应，得到的是反马氏规则的产物。 （ ） 10．在侧链的取代卤化反应中，工业上采用衬玻璃、衬搪瓷或衬铅的反应设备。（ ） 三、完成下列反应式 1． 2． 3． 4． 5． CH 3O COCH 3Br 2/AcOH CH 3O COCH 3Fe ,Br 2CH 2CHCOOCH 3+Br H CH 3O CH 2(CH 2)2CH 2COC 6H 5NBS ,光照CCl 42,光照

参考答案: 一、填空题 1.叔碳正离子、仲碳正离子、伯碳正离子、甲基正离子 2.叔碳自由基、仲碳自由基、伯碳自由基、甲基自由基 3.含氢较多的不饱和碳上，含氢较少的不饱和碳上 4. 还原性、加入氧化剂、加碱、加入能与碘化氢形成难溶于水的碘化物的金属氧化物 5．碘化钾加磷酸、碘加红磷 二、判断题 1．√ 2．√ 3．√ 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．√ 三、完成下列反应式 CH3O COCH2Br 1. 2.CH O COCH3 3 Br 3.CH3CHBrCOOCH3 4.CH3O CH(CH2)2CH2COC6H5 Cl

抗癌药物作用机理及作用靶点

抗癌药物作用机理及作用靶点 一、常见抗癌药物总作用机理 二、常见抗癌药物作用机理 1. 氮芥 氮芥是最早用于临床并取得突出疗效的抗肿瘤药物。为双氯乙胺类烷化剂的代表，它是一高度活泼的化合物。 【药理作用】本品进入体内后，通过分子内成环作用，形成高度活泼的乙烯亚胺离子，在中性或弱碱条件下迅速与多种有机物质的亲核基团(如蛋白质的羧基、氨基、巯基、核酸的氨基和 羟基、磷酸根)结合，进行烷基化作用。氮芥最重要的反应是与鸟嘌呤第7位氮共价结合，产生DNA 的双链内的交叉联结或DNA 的同链内不同碱基的交叉联结。G1期及M 期细胞对氮芥的细胞 毒作用最为敏感，由G1期进入S 期延迟。 【适应症】主要用于恶性淋巴瘤及癌性胸膜、心包及腹腔积液。目前已很少用于其他肿瘤，对急性白血病无效。与长春新碱(VCR)、甲基卡肼(PCZ)及泼尼松(PDN)合用治疗霍奇金病有较高 的疗效，对卵巢癌、乳腺癌、绒癌、前列腺癌、精原细胞瘤、鼻咽癌(半身化疗法)等也有一定疗效;腔内注射用以控制癌性胸腹水有较好疗效;对由于恶性淋巴瘤等压迫呼吸道和上腔静脉压 迫综合征引起的严重症状，可使之迅速缓解。 2.环磷酰胺 环磷酰胺为氮芥与磷酰胺基结合而成的化合物，是临床常用的烷

化剂类免疫剂。 【药理作用】该品在体外无抗肿瘤活性，进入体内后先在肝脏中经微粒体功能氧化酶转化成醛磷酰胺，而醛酰胺不稳定，在肿瘤细胞内分解成酰胺氮芥及丙烯醛，酰胺氮芥对肿瘤细胞有细 胞毒作用。环磷酰胺是双功能烷化剂及细胞周期非特异性药物，可干扰 DNA 及 RNA 功能，尤以对前者的影响更大，它与DNA 发生交叉联结，抑制DNA 合成，对S 期作用最明显。 【适应症】该品为最常用的烷化剂类抗肿瘤药，进入体内后，在肝微粒体酶催化下分解释出烷化作用很强的氯乙基磷酰胺(或称磷酰胺氮芥)，而对肿瘤细胞产生细胞毒作用，此外本品还具 有显着免疫作用。临床用于恶性淋巴瘤，多发性骨髓瘤，白血病、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌、结肠癌、支气管癌、肺癌等，有一定疗效。也可用于类风湿关节炎、儿童肾病综合 征以及自身免疫疾病的治疗。 3. 塞替派 本品为20 世纪50 年代初期合成的抗肿瘤药，是乙烯亚胺类烷化剂的代表。 【药理作用】塞替派为细胞周期非特异性药物，在生理条件下，形成不稳定的亚乙基亚胺基，具有较强的细胞毒作用。塞替派是多功能烷化剂，能抑制核酸的合成，与DNA 发生交叉联结， 干扰DNA 和RNA 的功能，改变DNA 的功能，故也可引起突变。体外试验显示可引起染色体畸变，在小鼠的研究中可清楚看到有致

重离子治癌的发展历程

重离子治癌的发展历程 1895年，威廉·康拉德·伦琴发现了X射线。这是一种非常容易穿透人体的短波电磁辐射。他很快便察觉到，没有穿透人体的那部分能量会被人体所吸收，正是这部分能量为人体组织带来了杀灭癌细胞的生物效应。 从X射线被发现还不到两个月时间，欧洲和北美就开始利用X射线拍摄活着的患者的内脏照片，不仅如此，它更开始被用于治疗恶性肿瘤等形形色色的疾病。正如我们现在所知，X光射束是高能光子形成的，在穿透人体时会失去其强度。因此，在治疗人体深层肿瘤时，靶区体积的上游会吸收到相对更高的剂量，而下游也会接受到相当多的剂量。尽管如此，光子束在今天还是最为普遍的肿瘤治疗方法。肿瘤的最新放射疗法所采用的是直线加速器（Linac）——一种瞄准靶区，将电子加速至数十MeV，产生高能光子束的装置。适形调强放疗（IMRT）是使光子束瞄准靶区，从多个不同方向进行照射，以此降低治疗体积外侧的不必要的剂量。这种光子束治疗一般被称为“传统型”的放射治疗，与下文将要探讨的质子束和重离子等新型疗法是有很大区别的。 上世纪50年代，LBNL制造出了6GeV（GeV：十亿电子伏特）的同步加速器（Synchrotron）——高能质子同步稳相加速器（bevatron）。到70年代初期，已经能够对原子序数为6-18的粒子进行加速，使其能量可以达到用于放射线物理学和放射线生物学研究的程度。70年代，LBNL建造了一台名为“贝巴拉克（Bevilac）”的复合型加速器。在这台加速器里应用了superHILAC（巨型重离子直线加速器），可以将更重的重离子射入高能质子同步稳相加速器（bevatron），其能量最大被加速至 2.1GeV/核子。“贝巴拉克”将质子或其它重粒子加速到具有足够大的能量，使其能以高强度穿透人体深层，为深层肿瘤治疗的医学研究打开了更广阔的天地。 重离子兼具优异的物理学特性和生物学特性，可用来有效的治疗肿瘤。与质子束相比，重离子在透射过人体时，由于发生的散射很少，能量分散也很小，剂量可以在射程结束后急剧地降为0。这就意味着，与光子束和质子束相比，重离子的照射野的边界宽度要窄得多。相比光子束和质子束，重离子能够更加准确地描摹与重要器官相邻的靶体积，从而可以把更多的剂量集中照射于靶体积上。在临床上，重粒子治疗在提高肿瘤控制率和减少正常组织并发症的发生率上被寄予厚望。 1975年到1992年之间，加州大学旧金山分校的Joseph R. Castro教授与他的研究小组使用184英寸的同步电子回旋加速器所产生的氦束，以及利用“贝巴拉克”产生的更重的重离子的展宽布拉格峰，实施了人体肿瘤治疗的临床试验。他们所使用的重离子的范围是4He~28Si，但使用最多的离子是20Ne。依照美国国家规约（NCOG/RTOG）接受治疗的患者人数中，氦束约有700人，氖束约有300人，接受氦束治疗的患者主要是软骨瘤、脊索瘤、脑膜瘤和其他原发性颅底肿瘤。在使用20Ne束对发生于副鼻腔、鼻部、唾液腺等颅底范围内的病变的治疗上，获得了优异的5年局部控制率。 HIMAC共有3个治疗室，其中一个治疗室同时拥有一根水平束和一根垂直束，其他两个治疗室分别拥有一根水平束或垂直束。除此以外还有二次（放射线）射束室、生物学实验室和物理实验室，这些实验室均配备了水平束。直至目前（2010年2月），辻井博彦教授和

碳负离子的重排

一．碳负离子迁移特点 重排也叫迁移。在迁移中显然[1,2]迁移是最容易的。碳负离子的重排远不如碳正离子那样常见，原因是碳正离子的[1,2]迁移是轨道对称允许的，而碳负离子的[1,2]迁移受到轨道对称守恒规则的限制。这一点，简单说可用如下方法理解： C 1C R Π3Π34 system 即碳正离子迁移的过渡态是一个比较稳定的芳香体系，而碳负离子迁移的过渡态则是一个不稳定的反芳香体系。一般说来，过渡态具有芳香性的反应加热下就能进行，比如[4+2]环加成和[3,3]-σ迁移都比较容易进行，但[2+2]环加成加热下就不能进行。当然严格地从轨道对称守恒原理看，应按下图理解： — 碳负离子的[1,2]、[1,6] 迁移等都是对称性禁阻的，这是指同面迁移禁阻， 异面迁移则是对称性允许的。[1,2]迁移时采用异面迁移几乎不可能，但[1,6]迁移由于空间够大，采用异面迁移是可能的。下面两个化合物中，1在35℃就发生[1,6]迁移，但2加热到150℃也没有重排发生，只能在光照下发生[1,6]迁移，因为2无法发生异面迁移。而3发生的是[1,8] 迁移，对称性允许，故低温也能进行。

二．重排机理 1．加成－消除机理 饱和的烃基负离子基本不发生[1,2]迁移，但是不饱和的烃基负离子可以发生[1,2]迁移，如下面的高烯丙基负离子重排。由于轨道对称性的限制，这种迁移不可能是协同反应，实验表明这种迁移遵循加成－消除机理。例如：（符号的表示） ； 芳基也能在碳负离子中发生[1,2]迁移，不过比乙烯基困难一些。在格氏试剂中不能迁移，在锂试剂中可以缓慢重排，在钾和铯试剂中可以迅速发生[1,2]迁移，但一般要求在迁移源要留下至少一个芳基来稳定得到的负离子。 &

中国质子和重离子治疗事业的发展

中国质子和重离子治疗事业的发展状况 李万国甘肃省武威医学科学院放疗中心 摘要：放射治疗作为癌症最主要的治疗手段之一，进入21世纪后，粒子治疗的高精度、高剂量、高疗效和低损伤彰显出放疗事业的又一春。本文概述了近20年来国内重离子质子项目的进展情况；并对相关项目的成功和失败做了初步分析；指出我国在质子重离子治疗领域要加强产业规划统筹和优化管控模式。 关键词：重离子；质子；战略；发展 Abstract：Radiotherapy, as one of the most important treatments of cancer. After entering the 21st century, the high precision, high dose treatment, high efficacy and low damage reflect radiation cause another spring. This paper summarizes the progress of the domestic heavy ion and proton project in recent 20 years. Preliminary analysis of the project's success and failure; It is pointed out that our country should strengthen industrial planning and control mode in the field of proton heavy ion therapy. Key：heavy ion；proton；strategy；development 1、发展的历史和现状 纵观美日专用质子治疗中心的发展历史，是以政府为主导，为克服癌症，提高人民健康水平而开展的高科技医疗措施。1990年后美国历届总统都呼吁支持抗癌事业。1985年后，日本政府将质子和重离子治疗作为改善人民健康，克服癌症的国家战略政策，拨出大量专款，决心在日本普及质子与重离子治疗。欧洲有关国家政府在20世纪90年代前一直用严谨的态度开展这方面的工作，在2000年以后，才有政府出资大力支持发展这项事业，这些国家都是在科学指导和政府支持下发展质子与重离子治疗事业，方向正确，目标清楚，都取得了很大的进步和成就[1]。 中国质子与重离子治疗的发展道路与上述发达国家不同，1995年之前人们未注意此事，1996年美国Loma Linda质子治疗中心年收入达到几千万美元后，中国少数有远见的商人，投资者认为这项事业是可以赚钱的，他们熟悉股票和金融，但不了解科学，也不了解高科技[4]。但是中国正处于改革开放初期，政府着

1碳正离子的稳定性顺序为.

项目七练习题 一、 填空 1. 碳正离子的稳定性顺序为 2. 活性自由基的稳定性顺序为 ______________ > __________ > _____________ > 3. 马尔科夫尼科夫规则是指当卤化氢与不对称烯烃加成时，卤化氢中的氢原原子加 到 ________________________ ，卤原子加到 ________________ 4?用碘作碘化试剂与芳烃作用时，由于生成的碘化氢具有 除去的方法有 、 5 ?醇的碘取代反应一般用 二、 判断题 1 .氯、溴与烯烃的加成不但易于发生， 而且在很多情况下是定量进行的。 2.碘的活性较低，通常它是不能与烯烃发生加成反应的。 3 ?卤化氢与烯烃的加成反应是离子型机理还是自由基机理，只要根据反应条件来判断 就可以了。 4. 卤化氢与烯烃的离子型加成机理产物是反马氏规则的。 5. 和烯烃相比，炔烃与卤素的加成是较容易的。 6. 苯胺的卤代若用卤素作卤化试剂， 则主要得到三卤化苯胺。 7?卤化亚砜（SOC12）特别适用于伯醇的卤取代反应。 &氟代芳烃也可以用直接的方法来制备。 o 作碘化试 剂。 ，必须将其除去, ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ) 9?在光和过氧化物存在下，不对称炔烃与溴化氢的加成也是自由基加成反应，得到的 是反马氏规则的产物。 （ 10.在侧链的取代卤化反应中， 工业上采用衬玻璃、 衬搪瓷或衬铅的反应设备。（ 三、 完成下列反应式 1. 3. 4. 5. CH 3O COCH 3 CH 3O COCH 3 Br 2 /AcOH Fe Br 2 CH 2=CHCOOCH 3+ HBr CH 2(CH 2)2CH 2COC 6H 5 NBS ，光照 = CCl 4 [XI Cl 2,光照

重离子束治癌现状

重离子束治癌 摘要：重离子束治疗作为目前最具前景的癌症治疗手段，其机理已明确，临床 试验也表明其显著的治疗效果。在这里对此做以总结，希望这一技术可以早日投入使用，使癌症患者尽早远离疾病的困扰。 关键词：重离子束、癌症 1.引言 癌症作为一种威胁人们生命健康的疾病, 正日益成为致死的重要杀手, 居各种死亡原因的第2 位。治疗癌症的有效方法为外科手术、放射治疗和化疗。其中, 放射治疗是治疗恶性肿瘤的主要手段之一。于2000 年9月12-14日在北京香山饭店召开的主题为“重离子束治癌”的第145次香山科学会议使重离子束治癌这一问题获得了社会的广泛关注。2006 年11 月, 在中国科学院近代物理研究所自主创新研制的重离子束浅层治癌临床装置上, 首次对兰州军区兰州总医院收治的 4 例癌症患者进行了小于皮下 1.5 cm 肿瘤的一个疗程临床试验治疗，治疗结果十分可观。 2. 重离子束治癌机理 重离子是致密的电离辐射, 是高LET 射线；而X、γ射线、质子等是低LET 辐射。生物学研究表明DNA 双链断裂与细胞的死亡有关, 高LET引起的断裂数比低LET多, 因此细胞死亡率高。此外重离子有明确的射程, 射程歧离和横向散射小，具有精确的能量沉积范围, 同时剂量的边缘清晰。剂量-深度分布具有Bragg 峰, 同时可以通过能量的变化调节峰位以达到对肿瘤区的高剂量分布。 目前的常规放疗手段往往出现复发, 主要原因是肿瘤缩小后留下一个“核心集团”,它们对辐射的敏感性很低, 攻克它们常常要用常规治疗中3 倍以上的剂量, 这时周围正常组织往往难以承受。而重离子可以将其“集团”中的乏氧细胞、非增殖期( Go ) 细胞和处在增殖期(S ) 的细胞有效地杀死, 能较好解决影响提高疗效的主要障碍。 抗常规辐射的细胞对重离子的作用敏感。相对生物学效应峰坪比大于1。峰区的细胞失活高, 同时, 修复效应小。氧增比为1。对细胞周围的敏感性小, 在 峰区几乎没有影响。通过更少的分次照射可以有效保护正常组织。 3.重离子束治癌的优势 ( l) 物理剂量深度分布比γ-光子、中子好, 在射程末端有一个Bragg 峰( 能量沉积集中区) ; ( 2 ) 在靶区RBE(相对生物效应)高、OER(氧增比)低，比质子光子好; ( 3) 射程歧离与横向散射小, 比质子好; ( 4) 利用PET(正电子发射断层照相术)技术可以实时监测; ( 5) 可以三维扫描进行适形治疗; ( 6) 半致死损伤修复小; ( 7 ) 辐射敏感性不依赖细胞周期时相。