Wanneer röntgenstraling in wisselwerking staat met materie, kunnen ze elektronen met lage energie creëren die het DNA kunnen beschadigen en mutaties kunnen veroorzaken. Het ionisatieproces, waarbij een elektron uit een atoom wordt verwijderd, is een van de belangrijkste mechanismen waarmee röntgenstralen deze schadelijke elektronen kunnen creëren. De elektronen die door ionisatie worden geproduceerd, hebben kinetische energieën in het bereik van tientallen elektronvolts tot enkele tientallen kilo-elektronvolts (zie figuur 5). Als een elektron uit de ionisatieplaats ontsnapt met een relatief lage energie van minder dan ∼34 eV [8], wordt het een zogenaamd “langzaam” of “subexcitatie” elektron (ook wel een “laag-energetisch elektron”, LEE genoemd). ) – het elektron kan gelokaliseerd blijven en energiedegradatie ondergaan terwijl hij slechts korte afstanden in water aflegt [9], maar kan uitgebreide weefselschade veroorzaken [10–13]. Niet zomaar een subexcitatie-elektron veroorzaakt echter deze schadelijke biologische effecten. Er is overtuigend bewijs, zowel experimenteel als theoretisch, dat die subexcitatie-elektronen die een *extra* eigenschap bezitten, zullen leiden tot DNA-fragmentatie of strengbreuken. Deze onderscheidende eigenschap is dat de subexcitatie-elektronen moeten *resoneren* met de π of π* moleculaire orbitalen [1, 14] (ook wel ‘lone-pair states’ genoemd) – een resonantiefenomeen dat lang geleden door Platzman werd voorspeld [15]. Derhalve zullen de “resonantie-subexcitatie-elektronen” die vast kunnen komen te zitten, strengbreuken veroorzaken. Dergelijke resonanties kunnen voorkomen bij moleculen, waaronder die in DNA-basenparen en in de suikerfosfaat-skelet, waarbij thymine (T) de meest opvallende en guanine (G) de minst efficiënte base is bij het creëren van strengbreuken [1]. Hoewel veel details van deze schade onopgelost blijven, groeit het besef dat resonantie-excitatie in waterdamp en vaste DNA-componenten verantwoordelijk zou kunnen zijn voor een groot deel (en mogelijk het grootste deel) van de productie van strengbreuken en de overeenkomstige celdood en mutaties geproduceerd door ioniserende straling bij omgevingsfactoren. blootstellingsniveaus.

Samenvatting , hoewel een hoogenergetisch (≳34 eV) primair elektron gegenereerd door straling of door foto-emissie een grote kans heeft om DNA-basisbeschadigingsproducten zoals thymineglycol en zijn dimeer te vormen door directe Coulombische afstotende krachten wanneer het een snelle vertraging ondergaat [15–19] , het primaire elektron met lagere energie doet dit met veel verminderde efficiëntie via indirecte schade via de productie van hydroxylradicalen door excitatie van water en door een klein effect als gevolg van waterstofabstractie en door toevoeging aan thymidine. Aan de andere kant kunnen elektronen met lage energie (≤34 eV) gegenereerd via het subexcitatieproces inderdaad substantiële niveaus van strengbreuken (en gerelateerde laesies) veroorzaken, maar alleen die welke efficiënt resoneren met specifieke onbezette, zwak antibindende π* elektronische staten. Omdat laagenergetische elektronenvorming een aanzienlijk grotere dwarsdoorsnede heeft dan directe dubbelstrengsbreuken, kan laagenergetische elektronenbeschadiging bij omgevingsblootstelling en bij stralingstherapie-doses concurrerend worden met hoogenergetische, door elektronen gemedieerde dubbelstrengsbreuken.