A Física Radiológica Médica é o ramo relacionado com as aplicações das radiações ionizantes tanto no diagnóstico quanto no tratamento de doenças do ser humano. Estas podem ser oncológicas ou não.

O nosso grupo desenvolve atualmente pesquisas básicas e aplicadas sobre problemas relacionados com os efeitos biológicos causados pelas radiações ionizantes nos seres vivos. Este problema é de grande interesse na área das aplicações médicas dessas radiações, assim como em outras situações onde o ser humano está exposto, de forma significativa, a radiações, por exemplo na indústria aeroespacial e mineradora.

Radiobiologia Computacional. Projeto em andamento.

A interação das radiações ionizantes com os seres vivos produz dano no DNA. Este dano está relacionado com o surgimento do câncer, assim como com seu tratamento mediante a Radioterapia. O ramo da ciência que estuda os efeitos biológicos provocados pelas radiações ionizantes é chamado Radiobiologia. Há dois métodos principais usados nestes estudos, o experimental e o computacional. O primeiro destes está baseado em estudos in vitro com células expostas à radiação e o segundo, no desenvolvimento de modelos biofísicos em conjunto com códigos para simular o transporte de radiação pelo método Monte Carlo. O método experimental tem limitações para reproduzir variadas condições de irradiação, configurações do DNA, entre outros parâmetros.

As simulações biofísicas permitem fazer estudos variando muitos parâmetros e discriminar por fatores que são praticamente impossíveis de discriminar em estudos in vitro. Ambos os métodos são complementares. O projeto europeu GEANT4-DNA (financiado pela Agência Espacial Européia) está trabalhando no desenvolvimento de um pacote para simular o transporte de íons e elétrons até energias muito baixas (elétrons até 0.025 eV) para ser usado na área da Nanodosimetria em Radiobiologia. Nós estamos inseridos nesse projeto como colaboradores. O nosso papel é desenvolver modelos biofísicos para validar o pacote GEANT4-DNA. Temos como objetivo desenvolver um modelo geométrico do material genético humano, tendo em conta os seis níveis de organização deste e das três principais configurações do DNA (A, B e Z). Um modelo biofísico atualizado será criado para simular o processo do geração do dano no DNA depois do impacto de uma partícula ionizante (dano direto) o de uma espécie química produzida pela radiólise da água (dano indireto). Ao final, espera-se ter uma ferramenta computacional para predizer a efetividade biológica de feixes de fótons, elétrons e íons leves, usados na Radioterapia, Radiodiagnóstico ou daqueles aos que estão submetidos os astronautas durante suas expedições.

Nucleosomo

Fibra de cromatina de 30 nm

Modelo geométrico do B-DNA com resolução atômica. Este modelo do material genético humano leva em conta ~4x10 ¹¹ átomos explicitamente e está sendo usado nas nossas simulações atuais