Impact of dose rate and its definition on the production of hydrogen peroxide in pure water

Introduction

The clinical interest in particle therapy continues to grow due to its precise dose dis tribution and increased biological effectiveness. Recent attention has focused on ultra high dose rate (UHDR) irradiation, which has been associated with reduced normal tissue toxicity, an effect that is partially attributed to altered radiolysis chemistry. However, most existing experimental studies only compare UHDR irradiation at a fixed dose rate with conventional dose rates, provid ing limited insights into the continuous dose rate dependence of radiolysis processes.

Methods

This study aims to systematically investigate the dose rate dependence of hydrogen peroxide H2O2 formation, a long-lived product of water radiolysis, across a wide range of dose rates and under varying pulse structures and irradiation conditions using protons and carbon-ions.

Results

The results demonstrate a non-linear relationship, with H2O2 yields increasing up to 20–30Gys−1 before declining at higher dose rates. These findings help to reconcile discrepancies between current experimental observations and simulation predictions, emphasizing the critical role of instantaneous dose rate distribution and pulse characteristics. The data provide essential input for advancing radiolysis modeling and for understanding UHDR effects in particle therapy.

Forschende

Prof. Dr.
Uli Weber
Gruppenleiter
Prof. Dr.
Klemens Zink
Gruppenleiter
Dr.
Yuri Simeonov
Mitarbeiter
Anna Becker
Doktorandin
Markel Fix Martinez
Doktorand
Prof. Dr.
Kai-Thomas Brinkmann
Gruppenleiter
Lara Dippel
Doktorandin
Dr.
Hans-Georg Zaunick
Assoziiertes Mitglied
Prof. Dr.
Sebastian Adeberg
Gruppenleiter

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Forschende

Prof. Dr.
Kilian Baumann
Nachwuchsgruppenleiter
Dr.
Ulrike Theiß
Gruppenleiterin
Natalie Hornik
Doktorandin
Claudia Trier
Biologisch-Technische Assistentin
Yating Zhang
Postdoc

Forschende

Prof. Dr.
Boris Keil
Gruppenleiter|Wissenschaftlicher Koordinator
Prof. Dr.
Susanne Knake
Gruppenleiterin|Stellv. Wissenschaftliche Koordinatorin
Mert Murat Kurt
Doktorand
Dr. med.
Felix Zahnert
Mitarbeiter
Mona Alem
Doktorandin

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  • "Alles beginnt mit Neugier": Welttag des Labors mit ProLOEWE-Minirätsel
    Lisa Kempus
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    Zum Welttag des Labors am 23. April beteiligte sich ADMIT an der ProLOEWE-Miniserie "Alles beginnt mit Neugier". Über sieben Tage zeigte ein täglicher Bildausschnitt einen Teil der Forschungsarbeit, die in den LOEWE-Laboren stattfindet und lud die Community über LinkedIn zum gemeinsamen Miträtseln ein.  Auf dem Bildausschnitt von ADMIT ist eine Oberflächen-Empfangsspule zu sehen wie sie in der...
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    Pressestelle THM
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    Die Technische Hochschule Mittelhessen (THM) erhält eine Zuwendung in Höhe von 4,8 Millionen Euro zur Schaffung des LOEWE-Schwerpunktes ADMIT. Gemeinsam mit den Partnern Philipps-Universität Marburg  und Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) sowie weiteren Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus Deutschland und den USA sollen neue bildgebende Verfahren für Diagnostik und Therapie von...