Innsbruck/Wien - Wissenschafter um Paul Scheier vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck konnten im Laborexperiment erstmals einen Mechanismus beobachten, der möglicherweise die Auswirkung von Strahlenschäden in biologischen Systemen verstärkt. Die vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Arbeiten wurden in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht.

"Dringt ionisierende Strahlung in Materie ein, gibt sie Energie an die umgebenden Atome oder Moleküle ab", erklärte Scheier in einer Aussendung am Freitag. Dabei werden Elektronen aus den Atomhüllen geschlagen und chemische Bindungen aufgebrochen, wobei reaktionsfreudige Radikale entstehen, die ihrerseits wieder Schäden hervorrufen können. Für Lebewesen können solche Strahlenschäden lebensbedrohlich sein.

Wiederholte Ionisation

Im Labor haben die Innsbrucker Forscher die Ionisierungsvorgänge durch Strahlung in nur wenig Nanometer großen und auf knapp über den absoluten Nullpunkt abgekühlten Heliumtröpfchen nachgespielt. Die Tröpfchen enthielten zusätzlich Iodmethan. Dann wurden mehrere Heliumatome eines Tröpfchens durch einen Elektronenstrahl angeregt. Dies löste die gewünschte Ionisation aus, wobei die Anregungsenergie von einem Heliumatom auf ein Iodmethan-Molekül übertragen wurde. Das Molekül würde gespalten und ein Elektron herausgeschlagen - so entstand ein positiv geladenes Ion.

"Das für uns Überraschende war nun, dass sich dieser Ionisationsvorgang wiederholt", berichtete Scheier. Das bereits ionisierte Iod zieht ein weiteres angeregtes Heliumatom an, und dieses gibt erneut Anregungsenergie an das Jod ab, das ein weiteres Elektron verliert. Der Mechanismus könnte dafür verantwortlich sein, dass die Wirkung von Strahlung auf Organismen oder Gewebe verstärkt wird. "Es kommt zu einer beträchtlichen Energieanreicherung, die in biologischen Systemen zu erheblichen Schädigungen mit Folgen für den Organismus führen kann", so die Experten. (APA/red)