Quando os raios X interagem com a matéria, eles podem criar elétrons de baixa energia que podem danificar o DNA e causar mutações. O processo de ionização, no qual um elétron é removido de um átomo, é um dos principais mecanismos pelos quais os raios X podem criar esses elétrons nocivos. Os elétrons produzidos através da ionização têm energias cinéticas na faixa de dezenas de elétron-volts a algumas dezenas de quiloelétron-volts (ver Figura 5). Se um elétron escapa do local de ionização com uma energia relativamente baixa de menos de ∼34 eV [8] - ele se torna um elétron “lento” ou “subexcitação” (também chamado de “elétron de baixa energia”, LEE ) - o elétron pode permanecer localizado e sofrer degradação de energia enquanto viaja apenas curtas distâncias na água [9], mas pode causar extensos danos aos tecidos [10–13]. No entanto, nem qualquer elétron de subexcitação causa esses efeitos biológicos prejudiciais. Há evidências convincentes, tanto experimentais quanto teóricas, de que os elétrons de subexcitação que possuem uma propriedade *adicional* levarão à fragmentação do DNA ou à quebra da cadeia. Esta propriedade distintiva é que os elétrons de subexcitação devem *ressoar* com os orbitais moleculares π ou π* [1, 14] (também chamados de “estados de pares solitários”) - um fenômeno de ressonância previsto há muito tempo por Platzman [15]. Assim, aqueles “elétrons de subexcitação de ressonância” que podem ficar presos causarão quebras na cadeia. Tais ressonâncias podem ocorrer para moléculas, incluindo aquelas nos pares de bases do DNA e na estrutura do açúcar fosfato - com a timina (T) como a mais notável e a guanina (G) como a base menos eficiente na criação de quebras de fita [1]. Embora muitos detalhes deste dano permaneçam sem solução, há um reconhecimento crescente de que a excitação de ressonância no vapor de água e nos componentes sólidos do DNA poderia ser responsável por grande parte (e possivelmente pela maior parte) da produção de quebra de fita e pela correspondente morte celular e mutações produzidas pela radiação ionizante no meio ambiente. níveis de exposição.

Em resumo , embora um elétron primário de alta energia (≳34 eV) gerado por radiação ou por fotoemissão tenha uma alta probabilidade de formar produtos de dano à base do DNA, como a timinaglicol e seu dímero, por meio de forças repulsivas coulombianas diretas ao sofrer desaceleração rápida [15–19] , o elétron primário de energia mais baixa faz isso com eficiência muito reduzida por meio de danos indiretos por meio da produção de radicais hidroxila por excitação de água e por um efeito menor devido à abstração de hidrogênio e pela adição de timidina. Por outro lado, elétrons de baixa energia (≤34 eV) gerados através do processo de subexcitação podem de fato produzir níveis substanciais de quebras de fita (e lesões relacionadas), mas apenas aqueles que ressoam eficientemente com componentes eletrônicos π* específicos desocupados e fracamente antiligantes. estados. Como a formação de elétrons de baixa energia tem uma seção transversal consideravelmente maior do que a quebra direta de fita dupla, o dano de elétrons de baixa energia pode, em exposições ambientais e em doses de radioterapia, tornar-se competitivo com quebras de fita dupla mediadas por elétrons de alta energia.