在所有辐射生物效应中,细胞核DNA的辐射损伤是最重要的原初损伤。为了研究不同类型和能量的粒子照射细胞核DNA时导致的DNA损伤和修复等辐射生物效应,本文将蒙特卡罗的方法应用于辐射致DNA损伤的模拟研究,以生物学理论为指导,在已有的DNA原子模型和已开发的基于DNA体模型的纳剂量蒙特卡罗程序NASIC(Nanodosimetry Monte Carlo Simulation Code)的基础上,开发了基于DNA原子模型的DNA损伤模块和DNA修复模块。主要工作包括:(1)基于DNA原子模型的DNA损伤模块的构建。实现了DNA原子模型下,对辐射直接作用所致的DNA直接损伤以及羟自由基所致的DNA间接损伤的模拟。计算了137Cs、Alk光子照射细胞核DNA后产生的单链断裂(SSB)、双链断裂(DSB)和碱基损伤(BD)产额,并与实验结果进行了比较。结果显示,SSB、DSB、BD的产额与实验值基本吻合,其他对损伤结果的评估数据也基本在实验参考范围内。(2)NASIC修复模块的构建。实现了对易造成染色体畸变的DSB非同源末端连接(NHEJ)修复过程的模拟。计算了细胞核DNA受到低剂量光子照射后的修复曲线和染色体畸变产额,并与实验结果进行了对比。结果显示,修复时间与未修复DSB末端比例的关系曲线以及双着丝、无着丝染色体畸变产额均在实验值区间内。本文在DNA原子模型的基础上,建立了国内第一套用于DNA损伤和修复计算的完整纳剂量蒙特卡罗程序NAISC,建立了纳米尺度上从辐射到染色体畸变的评估方法,为低剂量辐射生物效应的模拟研究提供了参考。