Учёные физического факультета Томского государственного университета в рамках масштабного проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ, развивают специализированное направление в области моделирования радиационных эффектов – подпроект Geant4-DNA. Его ключевая задача – компьютерное моделирование повреждений, возникающих в биологических молекулах, прежде всего, ДНК, при облучении живых тканей.
– Вода является основной составляющей живой материи, и именно через неё реализуется косвенное действие радиации, запускающее цепочку разрушительных процессов в ДНК, – комментирует Матвей Вологжин, сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ. – Для детального изучения этих механизмов мы используем возможности пакета Geant4-DNA.
Чтобы сделать моделирование более доступным и эффективным, команда физиков ТГУ разработала российскую веб-платформу Geant4RU. В будущем она позволит оценивать воздействие различных типов излучений на человека и аппаратуру, что критически важно для космонавтики. В межпланетном пространстве, насыщенном высокоэнергетическими частицами от звезд и сверхновых, риски особенно высоки. Задача учёных – создать инструменты для их детального расчёта и тем самым повысить безопасность освоения космоса.
Исследования, необходимые для оценки радиационных рисков дальних космических миссий, уже проводятся в сотрудничестве с лабораторией радиационной биологии Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна). В частности, моделируется воздействие ионизирующего излучения на гиппокамп – отдел мозга, отвечающий за запоминание информации. Сотрудники лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ работают над совершенствованием алгоритмов Geant4-DNA, которые применяются в этих сложнейших расчётах.
Не менее значимо применение разработок Geant4-DNA в медицине. Это универсальный инструмент для оптимизации лучевой терапии в онкологии. Моделирование радиационных взаимодействий на уровне молекул ДНК позволяет точнее рассчитывать дозы, минимизировать повреждение здоровых тканей и повысить эффективность и безопасность лечения.
– Совершенствование методов на базе Geant4 открывает новые возможности не только для фундаментальной науки, но и для высокотехнологичных отраслей, — отмечает заместитель заведующего лабораторией анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ Ирина Шрайбер. – Точная оценка радиационных рисков для персонала и оборудования – это первоочередная задача в атомной энергетике, космической индустрии и других сферах, где используются радиационные технологии. Наши разработки предоставят мощный вычислительный инструментарий для этих целей.
Источник: пресс-служба ТГУ