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脱氧核糖核酸（DNA）是生物体中一类重要的大分子。它是生命信息的载体，也是辐射生物学效应的最重要的靶分子。电离辐射可引起DNA多种类型的损伤，如碱基损伤、糖基损伤、单链和双链断裂以及DNA交联等，其中双链断裂（DSB）是辐射所致生物效应中最重要的原初损伤。 本实验旨在用原子力显微镜（AFM）研究重离子辐射后早期的DNA双链断裂。因为重离子具有高传能线密度（LET）及剂量分布呈尖布喇格峰的特点。与低LET辐射相比，重离子通过物质时有着完全不同结构的电离径迹，径迹结构较为复杂，所引起的损伤机制极为复杂。通过研究重离子辐射的生物学效应，可以为重离子治癌、太空辐射和核辐射的危险性评估等提供丰富的数据。 在实验中，分别选用241Am放射源产生的氦原子核（α粒子，LET=101keV／μm）以及HI-13串列加速器产生的不同LET值的7Li（LET=124keV／μm）和12C（LET=242keV／μm）重离子，以不同的剂量对纯化的质粒DNA水溶液进行了辐照。借助于AFM，对α粒子和两种重离子诱发的DNA损伤进行了纳米水平的结构分析，并结合Scion Image图像分析软件的分段测量方法，对辐照诱发的DNA碎片长度分布进行了纳米级分辨的测量。得到了DNA分子的超螺旋、开环和线性三种形态随剂量的变化情况以及DNA碎片的长度的分布函数，并用Tsallis熵统计理论对实验值进行了拟合。结果表明，具有高LET的重离子辐射与低LET辐射相比，能够更有效的诱发DNA分子发生双链断裂，并使双链断裂的分布更局部和更密集。此外，使用凝胶电泳技术也对辐射诱发的DNA链断裂情况进行了分析，得到了DNA分子形态随剂量的变化规律，并与AFM结果进行了比较。结果表明，AFM显微技术，是在分子水平上研究辐射所致DNA结构和功能变化的有力工具。与凝胶电泳技术相比，AFM能够区分DNA分子的各种形态，并能实现对辐照诱发的DNA较小片段的测量。