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On the role of fluoro-substituted nucleosides in DNA radiosensitization for tumor radiation therapy

  • Gemcitabine (2',2'-difluorocytidine) is a well-known radiosensitizer routinely applied in concomitant chemoradiotherapy. During irradiation of biological media with high-energy radiation secondary low-energy (<10 eV) electrons are produced that can directly induce chemical bond breakage in DNA by dissociative electron attachment (DEA). Here, we investigate and compare DEA to the three molecules 2'-deoxycytidine, 2'-deoxy-5-fluorocytidine, and gemcitabine. Fluorination at specific molecular sites, i.e., nucleobase or sugar moiety, is found to control electron attachment and subsequent dissociation pathways. The presence of two fluorine atoms at the sugar ring results in more efficient electron attachment to the sugar moiety and subsequent bond cleavage. For the formation of the dehydrogenated nucleobase anion, we obtain an enhancement factor of 2.8 upon fluorination of the sugar, whereas the enhancement factor is 5.5 when the nucleobase is fluorinated. The observed fragmentationGemcitabine (2',2'-difluorocytidine) is a well-known radiosensitizer routinely applied in concomitant chemoradiotherapy. During irradiation of biological media with high-energy radiation secondary low-energy (<10 eV) electrons are produced that can directly induce chemical bond breakage in DNA by dissociative electron attachment (DEA). Here, we investigate and compare DEA to the three molecules 2'-deoxycytidine, 2'-deoxy-5-fluorocytidine, and gemcitabine. Fluorination at specific molecular sites, i.e., nucleobase or sugar moiety, is found to control electron attachment and subsequent dissociation pathways. The presence of two fluorine atoms at the sugar ring results in more efficient electron attachment to the sugar moiety and subsequent bond cleavage. For the formation of the dehydrogenated nucleobase anion, we obtain an enhancement factor of 2.8 upon fluorination of the sugar, whereas the enhancement factor is 5.5 when the nucleobase is fluorinated. The observed fragmentation reactions suggest enhanced DNA strand breakage induced by secondary electrons when gemcitabine is incorporated into DNA.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:J. Kopyra, A. Keller, Ilko Bald
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):RSC Advances
Jahr der Erstveröffentlichung:2014
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:RSC Publishing
Verlagsort:London
Jahrgang/Band:4
Ausgabe/Heft:13
Erste Seite:6825
Letzte Seite:6829
Freie Schlagwörter:DNA radiation damage; DNA radiosensitizer; Dissociative electron attachment; Gemcitabine; Tumor radiation therapy
DOI:10.1039/c3ra46735j
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-302872
ISSN:2046-2069
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - Namensnennung
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:03.03.2014
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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