Rentgenové lasery pro biologické aplikace

Abstract

V teoretické části této práci jsem podal stručný přehled zdrojů rentgenového (rtg) a extrémního ultrafialového (XUV) záření. Důraz jsem kladl především na problematiku rychlého kapilárního výboje generujícího koherentní záření o vlnové délce 46.9 nm a laseru na volných elektronech - FEL (zde FLASH). V experimentální části byla sledována eroze PMMA iniciovaná svazkem vysokých harmonických a laserem navolných elektronech a její využití k charakterizaci tohoto záření. Navrhl jsem jednoduché reflektometrické schéma pro měření odrazivosti vzorků pro dopadající XUV záření. Při interakci UV záření excimerového KrF laseru s plazmidovou DNA nebyl zaznamenán výskyt zlomů, který by převyšoval úrovně stanovené v referenčním vzorku. Ozáření jedním pulzem se však v elektroforetogramech projevilo markantním úbytkem DNA ve formách, které mohou v gelu migrovat. Elektroforéza DNA ozářené tisíci impulzy XUV laseru vykázala poměr SSB ku DSB roven 1/25. To je obrácený poměr než ten, registrovaný pro rtg resp. gama záření. V interakci XUV záření s DNA zřejmě převládá přímý účinek fotonů s energií 26,4 eV, který je navíc při daných intenzitách a krátké atenuační délce korelován mezi jednotlivými fotony. Další experimenty jsou nutné.

In the theoretical part of this thesis, a brief overview of XUV/x-ray sources is given. Its prospective use in various bio-applications is also presented. An emphasis has been placed on a fast capillary discharge in Ar, generating coherent radiation at a wavelength of 46.9 nm and free-electron laser - FEL (here FLASH in Hamburg). In the experimental part of this thesis, an erosion of PMMA induced by high-order harmonics and free-electron laser was used for a beam characterization of them. A layout for measuring the sample XUV reflectance have been proposed. No additional breaks of DNA strands were observed after the irradiation of plasmid DNA by a single shot of KrF excimer laser in a comparison to their occurrence in the reference unirradiated sample. However, the irradiation leads to a remarkable decrease of DNA forms, which can be separated by electrophoresis. Electrophoresis of DNA irradiated by 1000 shots of XUV laser showed radiolysis with the ratio of single- (SSB) and double-strand breaks (DSB) of 1/25. This finding can be explained by a direct action of correlated 26.4-eV photons. Further measurements are required.