В докладе представлено исследование ядерных и атомных процессов в разных видах радиотерапии совмещенных с использованием наночастиц. Приведены результаты Монте-Карло моделирования c помощью программы Geant4 и ее расширения Geant4DNA. В частности оценены выходы разных частиц и факторы усиления доз на макроскопических масштабах, а также получена микроскопическая картина распределения доз вокруг наночастиц. Полученная физическая картина проинтерпретирована в контексте имеющихся экспериментальных данных по радиосенсибилизации и проведён анализ влияния физических процессов на химико-биологическую стадии механизма радиосенсибилизации.