Las estrategias de radiosensibilización basadas en nanopartículas han atraído una atención significativa en los últimos años. Sin embargo, los mecanismos subyacentes de la radiosensibilización siguen sin comprenderse completamente. En este trabajo, exploramos la influencia del efecto K en la absorción de rayos X de nanomateriales sobre la sensibilización. Debido a la alineación del borde K del tulio (Tm) con el pico de Bremsstrahlung en el espectro de energía de los aceleradores de rayos X médicos, se diseñaron los siguientes cuatro nanomateriales de tierras raras diferentes con porcentajes variables de Tm: NaTmF, NaTmLuF, NaTmLuF y NaLuF. Evaluamos la absorción de rayos X y la capacidad de generar electrones secundarios y especies reactivas de oxígeno (ROS) de estas nanopartículas. El efecto de radiosensibilización se evaluó a través de ensayos clonogénicos. Nuestros resultados mostraron que el efecto K afectó la generación de electrones secundarios, pero no cambió significativamente la producción de ROS. No obstante, NaTmF indujo un daño en el ADN marginalmente mayor en las células U87 que los otros tipos de células. NaTmF también mostró una eficacia de radiosensibilización superior contra las células tumorales U87. Esto muestra que los electrones secundarios y las ROS juegan roles fundamentales en la radiosensibilización, lo que podría ser crucial para mejorar la eficacia del tratamiento del cáncer a través de mejores resultados en la terapia de radiación.