Gama ile Işınlanmış L-Fenilalanin Toz Kristalinin Elektron Paramanyetik Rezonans (EPR) İncelenmesi

Bu çalışmada, gama ışınları ile ışınlanmış L-Fenilalanin (LF) toz kristalinde oluşan serbest radikal yapılar, Elektron Paramanyetik Rezonans (EPR) spektroskopisi kullanılarak ayrıntılı biçimde incelenmiştir. 60Co-gama kaynağı ile 10 kGy dozda ışınlanan örneğin EPR spektrumları oda sıcaklığında kaydedilmiş ve ışınlama sonucu -CH2Ċ(NH2)COOH radikali elde edilmiştir. Deneysel veriler kullanılarak hesaplanan g değeri 2.0064 bulunmuş ve aşırı ince yapı etkileşim sabitleri olarak aCH₂ = 0.7 mT, aNH = 0.5 mT ve aN = 0.4 mT değerleri belirlenmiştir. Simülasyon çalışmaları, elde edilen parametrelerin deneysel spektrumlarla uyumlu olduğunu göstermiştir. Bulgular, L-fenilalanin’de eşleşmemiş elektronun yalnızca α-karbon çevresinde lokalize olmadığını, fenil halkasının π-elektron sistemiyle delokalize olduğunu ve bunun g değerini artırırken metilen protonlarına ait aşırı ince yapı sabitlerinin değerlerini düşürdüğünü ortaya koymaktadır. Bu çalışma, aromatik aminoasitlerin radyasyon sonucu oluşan serbest radikallerin elektronik yapılarını ve delokazisyon mekanizmalarını açıklığa kavuşturmakta; EPR spektroskopisinin biyomoleküllerde radyasyon hasarının karekterizasyonunda güçlü ve güvenilir bir yöntem olduğunu göstermektedir. Elde edilen bulgular, özellikle biyolojik sistemlerde radyasyon kaynaklı moleküler değişimlerin anlaşılmasına katkı sağlayacak nitelikte temel veriler sunmaktadır.

The present work reports a comprehensive EPR characterization of radiation-induced paramagnetic centers generated in L-phenylalanine (LF) powder crystals following gamma exposure. The material was exposed to gamma radiation from a 60Co source up to an absorbed dose of 10 kGy, and the corresponding EPR spectra were collected under ambient laboratory conditions. Analysis of the EPR signals revealed the formation of the –CH₂Ċ(NH₂)COOH radical species as the dominant radiation defect. From the experimental spectra, the spectroscopic splitting factor was evaluated as g=2.0064, while the hyperfine coupling constants were extracted as aCH₂ = 0.7 mT, aNH = 0.5 mT, and aN = 0.4 mT. Simulated spectra based on these parameters successfully reproduced the experimental line shape, confirming the reliability of the proposed spin Hamiltonian. The relatively high g-value, together with the reduced hyperfine couplings of the methylene protons, suggests that the unpaired electron density is not confined to the α-carbon site but is partially delocalized over the aromatic π-system of the phenyl ring. This electronic delocalization plays a key role in modifying the magnetic resonance parameters of the radical. Overall, the findings provide new insight into the electronic nature of radiation-induced radicals in aromatic amino acids and highlight the effectiveness of EPR spectroscopy as a sensitive tool for probing molecular-level radiation damage in biologically relevant systems.