22009

22009

فوتوتراپي با استفاده از نانوذرات پلاسموني در درمان سرطان

دكتري

حالت جامد

1399/3/3

دكتر مهدي اسماعيل زاده

فيزيك

نانوذرات با پوشش گرافيني به دليل پايداري گرمايي بالا و خواص نوري يكتا، توجه زيادي را در سال‌هاي اخير به خود جلب كرده‌اند. در اين پايان‌نامه، خواص نوري نانوذرات مختلف شامل نانوذرات سيليكا، طلا و نانوپوسته‌هاي توخالي آلياژ طلا - نقره با پوشش گرافيني به كمك نظريه‌هاي ماي، گنز و محيط مؤثر بررسي مي‌شود. همچنين با معادلات انتقال زيست گرما در بافت تومور، توزيع دمايي براي اندازه‌ها و اشكال مختلف مانند نانوكره، نانوميله و نانوديسك محاسبه مي‌شود و خواص فوتوترمال آنها مطالعه مي‌گردد. بازده خاموشي و توزيع دمايي نانوذرات طلا با پوشش گرافيني نشان مي‌دهند كه نانوميله‌هاي طلا به دليل افزايش دماي بالا، نامزد مناسبي براي كاربردهاي فوتوترمال‌تراپي به شمار مي‌روند. همچنين ما نشان مي‌دهيم كه پيك تشديد پلاسمون سطحي نانوذرات با پوشش گرافيني مي‌تواند به آساني داخل پنجره‌هاي بيولوژيكي با افزايش ضخامت پوسته گرافيني يا با تغيير نسبت ابعادي براي نانوذرات بيضوي تنظيم شود. علاوه بر اين، براي نانوپوسته‌هاي توخالي طلا - نقره، پيك پلاسموني مي‌تواند با كنترل كردن درصد طلا - نقره كنترل شود. حضور پوسته گرافيني، پايداري نانوپوسته‌هاي توخالي طلا - نقره را در برابر اكسيد‌شوندگي، اسيد و گرما افزايش مي‌دهد. اثرات شدت ليزر و غلظت نانوذرات بر روي افزايش دما در بافت تومور بررسي مي‌شود. ما همچنين در اين پژوهش، اثر تعداد لايه‌هاي گرافين را بر روي بازده خاموشي و افزايش دماي اشكال مختلف نانوذرات با پوشش گرافيني بررسي مي‌كنيم. براي رسيدن به يك مطالعه جامع، ما گستره آسيب گرمايي در بافت تومور را به كمك معادله آرنيوس توصيف مي‌كنيم. نتايج اين پژوهش، گروه جديدي از نانوعامل‌ها با بازدهي بالا و عوارض جانبي پايين براي درمان سرطان به روش فوتوترمال‌ را معرفي مي‌كند.

1399/03/18

Phototherapy using nanoparticles for cancer treatment

5/24/2021 12:00:00 AM

Graphene coated nanoparticles have attracted a great attention in recent years because of their high thermal stability and unique optical properties. In this thesis, the optical and photothermal properties of graphene coated nanoparticles including silica, gold, hollow gold-silver core using Mie, Gans and effective medium theories are investigated. Also, the temperature distribution of tumor tissue is calculated by bioheat transfer equations for various sizes and shapes such as nanosphere, nanorod and nanodisc. The extinction efficiency and temperature distribution of graphene coated gold nanoparticles show that gold nanorods because of high temperature rise during the laser irradiation are more suitable candidate for photothermal therapy (PTT) applications. Also, we show that the surface plasmon resonance (SPR) peak of graphene coated nanoparticles can be easily adjusted inside biological windows by increasing the graphene shell thickness and/or by changing their aspect ratio for spheroidal nanoparticles. For gold-silver alloy hollow nanoshell (Au-Ag HNS), its SPR peak can be tuned by controlling the alloy composition of Au-Ag. Graphene shell increases the stability of Au-Ag HNSs in the presence of oxidants, acid and heating. The effects of laser intensity and the concentration of nanoparticles on the temperature rise in the tumor tissue are investigated. We also study the effect of number of graphene layers on the extinction efficiency and temperature rise of various shapes of graphene based nanoparticles. To achieve a comprehensive study, we describe the extent of thermal damage in tumor tissue by using the Arrhenius equation. Our findings introduce a new class of nanoagents which can be used in PTT applications.