방사선 생물학적 효과(Radio biological effectiveness, RBE)를 선량에 대부분 의존하는 X선과 달리 탄소빔 의 경우 LET의 변화량은 반드시 고려되어야할 사항이다. 이는 X선 과는 극히 대조적인 선량 분포도를 갖 고 있기 때문이며 LET의 변화량이 중요한 이유가 된다. 따라서 기존의 LQ 모델이나 회복생존모델의 경우 이러한 점이 감안되지 않아 탄소빔의 분할 조사 시 문제점을 보이며 오류를 보이고 있다. 본 연구에서는 약 75keV/μm의 고LET 탄소빔 분할 조사 시 Potentially Lethal Damage Repair (PLDR)의 발생양을 확인하고 약 13keV/μm 저LET 조사와 비교하여 현저히 감소하였음을 확인하였다. PLDR의 감소에 따라 생존율 또한 감소하였다. 따라서 탄소빔의 생물리학적 모델 개발에 LET의 변화량은 반드시 고려되어져야 할 것으로 보 인다.

이 연구는 γ선 및 x선 조사 시 AuNPs 입자의 방사선감수성의 향상을 생물물리학적으로 평가하기 위해 두 가지 실험을 시행하였다. 생물학적 방사선 감수성의 평가에 앞서 6시간, 12시간, 18시간, 24시간 incubation한 후 세포생존율(surviving Fraction, SF)값을 비교하여 AuNPs 입자의 독성 여부와 세포질에 입자의 균일 된 분포 여부를 확인 해 보았다. incubation time에 따라 세포생존율(surviving Fraction, SF)이 낮아지지 않음을 확인한 다음 γ선 및 x선 조사 후 Clonogenic assay 실시하고 세포생존율(surviving Fraction, SF)을 구하여 방사선 감수성을 비교 평가하였다. 방사선량 증가 시 세포생존율(surviving Fraction, SF)이 계속해서 낮아졌고 8Gy 조사 시 최대치로 약 30%의 차이가 있음을 확인하였다. 또한 Gate v6.1을 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션 후 percent depth dose(PDD)를 구한 뒤 선량 평가하여 약 40% Dose Enhancement가 있음을 확인하였다. 두 가지 실험에 따라 생물물리학적으로 AuNPs 입자는 방사선 감수성이 향상되도록 하며 이는 nanoparticle을 이용한 방사선 병합 치료 시 치료 성적 향상에 큰 도움이 될 것으로 보인다.

본 연구는 탄소 빔의 분할조사 후 세포생존율 (Surviving Fraction, SF) 값에 따른 Linear-Quadratic model, Incomplete Repair model, Marchese model의 결과값을 비교하기 위해 진행하였다. 탄소 빔을 4fraction까지 조사한 후 얻은 세포생존율 값을 바탕으로 mathematica 프로그램 (ver 9.0)을 이용하여 각각의 모델로 결과값을 얻어 비교 해 보았다. 그 결과 즉시 NB1RGB를 시딩한 값은 repair가 감안되지 않은 LQ 모델이 적합하였지만 fraction 시행한 후의 결과값은 오차를 보였다. 따라서 Potentially Lethal Damage Repair (PLDR)과 Sublethal Damage Repair (SLDR)의 발생을 각각 감안한 repair 모델을 이용하여 적합한지 판단하였다. 이를 바탕으로 탄소 빔의 분할 조사 시 LQ 모델에 각각의 repair의 양을 감안한 새로운 회복 관련 모델의 적용 가능성을 보고자 하였다.