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

Nucleosomo

Fibra de cromatina de 30 nm

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