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Direct electron irradiation of DNA in fully aqueous environment. Damage determination in combination with Monte Carlo simulations

  • We report on a study in which plasmid DNA in water was irradiated with 30 keV electrons generated by a scanning electron microscope and passed through a 100 nm thick Si3N4 membrane. The corresponding Monte Carlo simulations suggest that the kinetic energy spectrum of the electrons throughout the water is dominated by low energy electrons (<100 eV). The DNA radiation damage, single-strand breaks (SSB) and double-strand breaks (DSB), was determined by electrophoresis. The median lethal dose of D1/2 = 1.7 ± 0.3 Gy was found to be much smaller compared to partially or fully hydrated DNA irradiated under vacuum conditions. The ratio of DSB to SSB was found to be (1:12) as compared to 1:88) found for hydrated DNA. Our method enables quantitative measurements of radiation damage to biomolecules (DNA, proteins) in solutions under varying conditions (pH, salinity, cosolutes) for an electron energy range which is difficult to probe by standard methods.

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Metadaten
Autoren/innen:Marc Benjamin Hahn, Susann Meyer, Maria-Astrid Schröter, H. Seitz, Hans-Jörg Kunte, Tihomir Solomun, Heinz Sturm
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physical Chemistry Chemical Physics
Jahr der Erstveröffentlichung:2017
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen
6 Materialschutz und Oberflächentechnik
6 Materialschutz und Oberflächentechnik / 6.6 Nano-Tribologie und Nanostrukturierung von Oberflächen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry
Jahrgang/Band:19
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:1798
Letzte Seite:1805
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:DNA radiation damage; Double-strand break (DSB); Lethal dose; Low energy electrons; Monte Carlo simulation; Plasmid DNA in water; Radiation damage to biomolecules; Single-strand break (SSB); Solutions (pH, salinity, cosolutes)
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Analytical Sciences
Analytical Sciences / Oberflächen- und Grenzflächenanalytik
DOI:https://doi.org/10.1039/C6CP07707B
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-386981
URL:http://gateway.webofknowledge.com/gateway/Gateway.cgi?GWVersion=2&SrcAuth=Alerting&SrcApp=Alerting&DestApp=WOS&DestLinkType=FullRecord;UT=WOS:000394426400012
ISSN:1463-9076
ISSN:1463-9084
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - Namensnennung
Datum der Freischaltung:19.01.2017
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:20.04.2017
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM