目的常规质子放疗以1Gy/min的剂量率辐照人体,并对径迹穿过的组织造成损伤,而近期研究表明超高剂量率(FLASH)质子放疗以数十Gy/s剂量率的质子高效杀伤癌细胞的同时,还能够相对保护正常组织。为探究该方法在癌症治疗中存在的技术优势,研究拟验证超高剂量率质子束致正常组织及癌细胞的不同生物效应并探究其机制。材料和方法研究选取正常人肝细胞WRL63及人肝癌细胞HepG2为研究对象,剂量选择为肝癌治疗中常用的4Gy,设置对照组(NC)、常规剂量率辐射组(IR,0.8Gy/min)及超高剂量率辐射组(FLASH,20Gy/s),在照后24/48/72 h后检测细胞增殖、凋亡及周期等指标。为满足实验条件需求,研究基于中国原子能科学研究院100MeV强流质子回旋加速器上的中能质子辐射生物实验终端,基于适配函数法的理论模型设计加工了质子射程调制装置,通过大气法拉第筒和剂量胶片监测与诊断束流强度,最终获得了剂量率>20Gy/s的可控均匀中能质子束,建立了适用于超高剂量率质子束辐照细更多胞的实验装置及方法。结果结果显示,在细胞增殖水平上对于正常细胞,FLASH组相较NC、IR组表现出显著的促生长作用;对于癌细胞,IR组相对NC组增殖减缓,而FLASH组完全抑制生长,增值率下降。在细胞凋亡水平上对于正常细胞,各辐照组均出现显著的凋亡率增高,但FLASH组显著低于IR组;而癌细胞组中FLASH组凋亡率远高于IR组。在细胞周期水平上两种细胞各组均存在显著差异。进一步分析表明,FLASH可导致正常细胞与癌细胞活性氧ROS水平差异,而ROS低剂量具有信号转导和促进增殖的作用,而中剂量时可以通过反应性氧中间物ROI诱导线粒体,激活神经毒素MPTP诱导细胞凋亡;还可以通过调控细胞周期检测点进一步调控细胞周期。因此ROSBE-β-CD molecular weightS极有可能是实现质子FLASH正常组织保护效果的关键因素。结论研究结果证实了质子FLASH对于正常组织Medical microbiology的保护效果和癌细胞的杀伤效果,同时证实了研究所采用的射程调制等实验方法与实验平台的有效性。其生物效应机制可以由氧效应相关的ROS解释,通过氧效应产物与线粒体和信号通路相互作用结果,对细胞的周期、增殖及凋亡进行调控,具有深入挖掘研究的科学价值。