تهیه انواع اشکال نانو ساختارهای طلا به عنوان نانوحاملین دارویی و بررسی اثر شکل نانوذرات و نوع لیزر (پالس و پیوسته) به کاررفته در عملکرد درمان گرمانوری بر روی سلولهای سرطانی سینه
Preparation of different shape of gold nanoparticles as drug nanocarriers and investigation of particles shape and laser type (pulsed and continous) on photothermal therapy of breast cancer cells
مجریان: مهرداد مهکام
خلاصه روش اجرا: روش سنتز مستقیم برای تهیه نانوذرات پلیمری طلا شامل احیای تتراکلرو اوریک اسید (HAuCl4) در حضور پلیمرهای حاوی گروه های انتهایی سولفور برای تشکیل نانوذرات طلا در یک مرحله می باشد. این روش ساده ترین روش سنتز نانوذرات می باشد که به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش استفاده از کاهش شیمیایی نمک طلا به طلای فلزی در حضور لیگاندهای پوششی است که با روش های Turkevichو Buust-Schiffri برای محلول های آبی و سنتزهایی بر پایه مواد آلی استاندارد خواهد شد. در روش Turkevich، کلرید طلا در آب حل می شود و تا دمای جوش گرم می شود و سیترات سدیم به آن اضافه می شود که باعث می شود نمک طلا احیا و هسته تشکیل شود. نتایج واکنش در محلول آب باعث پوشش نانوذرات با سیترات می شود که اندازه آن ها از 15 تا 150 نانومتر تنظیم خواهد شد. این نانوذرات در محلول های نمکی پایدار نیستند و برای کاربردهای بیولوژیکی نیاز به تعویض پوشش دارند. در روش Buust- Schiffrin ، کلرید طلا از آب به تولوئن از طریق استفاده از انتقال فاز شیمیایی، انتقال می یابد. گروه های تیولی از جمله دودکان تیول به عنوان لیگاند پوششی و بور هیدرید سدیم به منظور کاهش طلا به آن اضافه می شود. نانوذرات طلای تولید شده پایدار می باشند و محدوده اندازه آن ها از 5-1 نانومتر می باشد و در حلال های غیرقطبی محلول هستند. به دلیل آن که در محیط های بیولوژیکی استفاده می شوند بنابراین تعویض لیگاند یا اضافه شد پوشش هایی حاوی پلیمرهای آب دوست یا لیپید مورد نیاز است. در این کار پژوهشی علاوه بر ساخت نانوذرات طلا به شکل نانو کرات، انواع نانوساختارهای دیگر طلا نیز سنتز و طراحی شد و دو نوع لیزر به کار برده شده (پالسی و پیوسته) برای تاباندن بر روی این نانوذرات مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. مقایسه شکل انواع نانوذرات و همچنین مقایسه این دو نوع لیزر به کار برده شده در از بین بردن سلول های سرطانی هدف این کار تحقیقاتی می باشد. بررسی ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی جذبی فرابنفش- مرئی و DLS و جذب اتمی انجام شده است[10-13].
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا در دانشکده/مرکز |
| کد طرح | 57868 |
| عنوان فارسی طرح | تهیه انواع اشکال نانو ساختارهای طلا به عنوان نانوحاملین دارویی و بررسی اثر شکل نانوذرات و نوع لیزر (پالس و پیوسته) به کاررفته در عملکرد درمان گرمانوری بر روی سلولهای سرطانی سینه |
| عنوان لاتین طرح | Preparation of different shape of gold nanoparticles as drug nanocarriers and investigation of particles shape and laser type (pulsed and continous) on photothermal therapy of breast cancer cells |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | اپیدمیولوژی، پیشگیری، تشخیص زودهنگام، درمان و بازتوانی در سرطانهای شایع |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | دکتری تخصصی PhD |
| مدت اجرا - ماه | 24 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | سرطان سینه از رشد بی رویه ی سلول های اپیتلیال مجرا یا لوبول های سینه ایجاد می شود.درسالهای اخیر مواردزیادی ازابتلای به این بیماری در میان زنان وحتی در موارد کمتر در بین مردان در آمریکا مشاهده شده است. سرطان سینه در حال حاضر یکی از شایعترین انواع سرطان های موجود در زنان جهان است ودومین علت مرگ ناشی از سرطان پس از سرطان ریه است. تعداد بیماران مبتلا به ان همه ساله رو به افزایش است بطوریکه طبق محاسبات انستیتو ملی سرطان ایالات متحده از هر هشت زن یک نفر در زندگی خود مبتلا به سرطان پستان می شود . درحال حاضر راهکارهائی برای درمان سرطان سینه وجود دارد ازجمله جراحی lompectomy) ) رادیوتراپی، هورمون تراپی، adjuant therapy و systemic therapy of metastatic disease و chemotherapy می باشد (1) یکی از دغدغه¬های دانشمندان در قرن حاضر، یافتن راه¬هایی برای درمان قطعی بیماری سرطان است. روشهای درمانی که هم اکنون برای درمان سرطان مورد استفاده قرار می گیرند، دارای عوارض جانبی متعددی می باشند. اکثر داروهای خوراکی یا تزریقی که برای درمان بیماری تجویز می شوند برای اثرگذاری باید در بدن پخش شوند تا در نهایت از طریق جریان خون به مقصد و مکان بیماری برسند. این روش درمان، روش چندان مناسبی نیست چرا که در مدت زمان رسیدن دارو به مقصد، بافت ها و دستگاه های مختلف بدن نیز در معرض تماس با دارو قرار می گیرند و صدمه می بینند. از این¬رو یافتن روش های جدید و کم خطرتر برای درمان این بیماری اهمیت ویژه¬ای خواهد داشت. از میان درمانهای موجود برای این سرطان، شیمی درمانی نقش بسیار مهمی را ایفا می¬کند. این در حالی است که شیمی درمانی تمام بدن را تحت تاثیر قرارداده و باعث اختلال در سلول¬هایی می شود که به سرعت تکثیر بالایی دارند از جمله سلول¬های خونی. هدف از شیمی درمانی رساندن دوز بالایی از داروی ضد سرطان به بافت تومور برای کشتن سریع سلول¬های توموری در حال رشد است. متاسفانه به دلیل سمیت سیستمیکی که دارو¬ها در بافت های سالم ایجاد میکنند معمولا دوز داروی رسیده به بافت مورد نظر به حد مطلوب نمی¬رسد. زیرا این داروها غالبا بهطور غیراختصاصی عمل میکنند. اما دلیل اصلی عدم موفقیت در شیمی درمانی مقاومت داروئی است [ Chemoresistance] بطوریکه این بیماران نسبت به داروهای مختلف که مکانیسم های اثر متفاوتی دارند مقاوم می شوند . مکانیسم های متعددی در ایجاد مقاومت داروئی نقش دارندکه از آن جمله می توان به خروج دارو از سلول، تغییر درعملکرد ژن ها ، پروتئین های کنترل کننده آپوپتوز [Survivin , bcl2 , P53] فعال شدن مسیرهای دخیل در ترمیم DNA، خنثی شدن داروها در درون سلول وتغییر در توبولین و میکروتوبول ها اشاره کرد . اما مهمترین علت مقاومت داروئی خروج دارو از سلول توسط پمپ های وابسته به ATP مانند MDR1 و MRP1 می باشند . برای این منظور از روش¬های جدید و کمکی در درمان سرطان استفاده می¬کنند که در بسیاری از این روش-ها می¬توان ردپای نانوفناوری را یافت. مهمترین قابلیت نانوفناوری ساخت مواد با ابعاد نانومتری است. گروهی از این ساختارها که نانوذرات نامیده می¬شوند، حداقل یکی از ابعادشان کمتر از ۱۰۰ نانومتر است و در میان آنها نانوذرات فلزی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردشان مورد توجه واقع شده¬اند (2). به همین دلیل استفاذه از متدهای جدید جهت مقابله با این مشکلات مربوط به عملکرد غیر اختصاصی،مقاومت دارویی و سمیت جانبی تلاش در ارائه روشهای درمانی جدید مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد فناوری نانو در ارتباط با شناسائی به موقع و مبارزه ریشه ای با بیماری سرطان، محور فعالیتهای پژوهشی در سطح جهان را تشکیل می دهد. کمی بعد ازکشف لیزر در سال 1960 به این موضوع پی برده شد که میتوان ازلیزر برای درمان بعضی بیماری ها استفاده کرد. Low level laser therapy (LLLT) سلول ها وبافت ها را با سطوح پایینی از نور قرمز و مادون قرمز مواجه می سازد.به دلیل اینکه در این روش تراکم لیزر استفاده شده نسبت به سایر روش های لیزرتراپی که در تخریب, برش وانهدام بافتی به وسیله ی گرما (فوتوترمال تراپی) به کار می روند,کم هست به همین دلیل به آن Low level اتلاق می شود. از این روش به عنوان لیزر سرد هم یاد می شود زیرا درمان توسط تراکمی از انرژی انجام می شود که از انرژی مورد نیاز برای گرم شدن بافت ها,کمتر می باشد. این روش درمانی با تاثیر گذاری بر روی مولکول های حساس به نور موجود در سیتوکروم های زنجیره ی انتقال الکترون در میتوکندری مخصوصا با تاثیر بر روی سیتوکرومC اکسیداز,بر سلول اثر می گذارند(3). نور لیزر تابیده شده به میتوکندری منجر به این می شود که نیتریک اکساید از سیتوکروم C اکسیداز مشتق شود.تنفس سلولی تحت کنترل تولید این نیتریک اکساید می باشد.درواقع با تولید NO این مولکول جایگزین اکسیژن در سیتوکروم C اکسیداز شده وفرایند تنفس سلولی را مختل میکند که نتیجه ی این امر کاهش تولید ATP می باشد(4). یکی از ایده¬های نو در این حیطه، به¬کارگیری نانوذرات طلا در تشخیص و درمان تعدادی از سرطان¬های رایج می¬باشد. درحقیقت این شیوه، اصلاح روش پیشین است، که در آن فقط از لیزر استفاده می¬شد. در درمان-های رایجی که از لیزر استفاده می¬شود، با تابش مستقیم اشعه¬ی لیزر بافت سرطانی را تخریب می¬کنند، و به علت عدم کنترل گرما، حرارت ناشی از برخورد لیزر به بافت بیولوژیکی، بافت سالم را نیز تحت تاثیر قرار می-دهد و در نتیجه اثرات زیان¬بار جانبی زیادی را شاهد خواهیم بود. اما محققان دریافته¬اند که با به کارگیری نانوذرات به عنوان منابع حرارتی، میتوان تا حد قابل توجهی این اثرات را از بین برد. رزونانس پلاسمون سطحی نانوذرات طلا منجر به میدان¬های الکترومغناطیس قوی روی سطح ذره میشود و در نتیجه همه خواص تابشی مانند جذب و پراکندگی را افزایش میدهد. به علاوه، نور به شدت جذب شده، از طریق یک سری روندهای غیرتابشی به سرعت به گرما تبدیل می¬شود]5[. گرمانوری درمانی(فوتوترمال تراپی) یک اثر سمیت سلولی قابل توجهی را در بافت تومور به وسیله تولید گرمای بالا ایجاد می¬کند، یعنی نور جذب شده را به حرارت موضعی تبدیل می¬کند. این روش در مقایسه با پرتودرمانی و شیمی درمانی که اثرات سوء شدیدی دارند، در از بین بردن سلول¬های سرطانی با حداقل آسیب به سلول¬های سالم دارای مزایای بیشتری است، به این دلیل که تومورها در مقایسه با بافت¬های سالم به علت جریان خون ضعیف دارای حساسیت بیشتری نسبت به آسیب ناشی از حرارت هستند]6[. از بین نانوذرات مختلف، نانوذرات فلزی و به خصوص نانوذرات طلا، درشکلهای متنوع، ویژگی¬های منحصر به¬فردی چون غیرسمی بودن، ویژگی سطحی، ساختار الکترونی و پایداری نوری از خود نشان می¬دهند که همین امر سبب کاربرد بیشتر آنها در نانوپزشکی می¬شود. یکی از ویژگی¬¬¬های نانوذرات فلزی که آنها را از ذرات دیگر متمایز میکند، حضورالکترون¬های آزاد آن¬هاست. نوسان همدوس الکترون¬های آزاد فلزات که با میدان¬مغناطیسی تشدید شده¬اند را نوسان پلاسمون¬های سطحی، SPR (Surface Plasmon Resonance) می-گویند. از آنجایی که در اندازه¬های نانو خواص نوری به شکل و اندازه ذرات وابسته است می¬توان با کنترل شکل و اندازه، پیک حاصل از تشدید پلاسمون سطحی را در محدوده مرئی تا نزدیک فروسرخ تنظیم کرد. ماکزیمم جذب در یک طول موج خاص اتفاق میافتد و چنانچه طول موج لیزر مورداستفاده بر طول موج جذب پلاسمون های نانوذره منطبق باشد، بیشترین جذب و در نتیجه تولید گرمای بیشتری خواهیم داشت. به طور معمول نور نزدیک به مادون قرمز (NIR) برای رسیدن به عمق نفوذ به بافت خونی و در بافت نرم استفاده می¬شود. با توجه به این مسئله که بافت تومور سرطانی دارای فضای بینابینی بزرگتری نسبت به سلولهای سالم هستند و به دلیل اندازه کوچک نانوذرات، می توانند از طریق فضای بین سلولهای نکروزی و سلولهای خاموش عبور کنند. در سنتز ساختارهایی که در ابعاد نانو انجام میگیرند، برای جلوگیری از خروج آنها و ورد به داخل مویرگ باید ابعاد نانوذرات تا حدی بزرگ باشند و همچنین برای جلوگیری از به دام اندازی آنها توسط ماکروفاژها در سیستم رتیکولواندوتلیال باید به اندازه کافی کوچک باشند، لذا با در نظر گرفتن این موارد نانو ساختارهای سنتز شده در ابعاد مناسب سنتز شده اند]10-7[. مقایسه شکل انواع نانوذرات و همچنین مقایسه این دو نوع لیزر به کار برده شده در از بین بردن سلول¬های سرطانی هدف این کار تحقیقاتی می¬باشد. برای تعیین غلظت نانوذرات سنتری به کار برده شده در آزمایشات کشت سلولی و لیزر درمانی از آنالیز جذب اتمی استفاده خواهد شد تا مقدار غلظت نانوذره به کار رفته شده مشخص شود. در این کار پژوهشی برای نخستین بار علاوه بر ساخت نانوذرات طلا به شکل نانو کرات، نانو قفسها، نانو ستاره ها، نانومیله ها، هسته پوسته ها و نانوساختارهای توخالی طلا-نقره سنتز و طراحی خواهد شد و دو نوع لیزر به کار برده شده (پالسی و پیوسته) به صورت لیزر کم توان((LLLT برای تاباندن بر روی این نانوذرات مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. و تاثیر شکل و مورفولوژی نانوذرات طلا و تاثیر نوع لیزر-پالسی یا پیوسته- با لیزر کم توان به طور یکجا بررسی خواهد شد و موثرترین شکل نانوذره و نوع لیزر در کشندگی سلولهای سرطانی سینه MCF7 گزارش خواهد شد. در مقایسه با تحقیقات انجام شده قبلی که بر روی نانوذرات طلا با تعداد محدود اشکال نانوذرات طلا و نوع لیزرپرتوان انجام گرفته شده است(13- 11 ). در کار حاضر مقایسه دو نوع لیزر پالسی یا پیوسته- با لیزر کم توان مورد بررسی قرار میگیرد. بررسی¬ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی جذبی فرابنفش- مرئی و DLS و جذب اتمی انجام شده است. |
| اهداف اختصاصی | 1-سنتز و مشخصه یابی انواع اشکال نانوذرات طلا شامل نانو کرات، نانو قفسها، نانو ستاره ها، نانومیله ها، هسته پوسته ها و نانوساختارهای توخالی طلا-نقره 2-بررسی میزان جذب سلولی و سمیت نانوذرات طلا بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 3- بررسی تاثیرشکل و مورفولوژی نانوذرات طلا بر بازده LLLT با لیزر پیوسته بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 4- بررسی تاثیرشکل و مورفولوژی نانوذرات طلا بر بازده LLLT با لیزر پالسی بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 5- مقایسه تاثیر نوع لیزر پالسی و پیوسته و همچنین دوز تابش بر روی نانوذرات طلا بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 -بررسی میزان جذب سلولی و سمیت نانوذرات طلا بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 -بررسی تاثیرشکل و مورفولوژی نانوذرات طلا بر بازده LLLT با لیزر پیوسته بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 -بررسی تاثیرشکل و مورفولوژی نانوذرات طلا بر بازدهLLLT با لیزر پالسی بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 -مقایسه تاثیر نوع لیزر پالسی و پیوسته و همچنین دوز تابش بر روی نانوذرات طلا بر روی سلولهای سرطان سینه MCF7 |
| چکیده انگلیسی طرح | Preparation of different shape of gold nanoparticles as drug nanocarriers and investigation of particles shape and laser type (pulsed and continous) on photothermal therapy of breast cancer cells |
| کلمات کلیدی | نانوذره: ساختارهایی که اندازه آنها در مقیاس نانومتر می باشد و عموما با اندازه 1 الی 100 نانومتر شناخته می شوند Low level laser therapy (LLLT): روش درمانی می باشد که از تابش نور با شدت پایین در محدوده نور830-540 نانومتر استفاده می گردد. به نظر می رسد اثرات درمانی این روش توسط واکنش های فتوشیمیایی که باعث تغییر نفوذ پذیری غشا سلولی و به دنبال آن افزایش ساخته شدن MRNA و پرولیفراسیون سلولی می شود حاصل گردد. علت این اثرات، مثل لیزر جراحی به دلیل حرارت نمی باشد. نوسان پلاسمون¬های سطحی، SPR (Surface Plasmon Resonance) گرمانوری درمانی ((Photothermal therapy جذب نور نزدیک به مادون قرمز(NIR) |
| ذینفعان نتایج طرح |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| رویا صالحی قره ورن | همکار اصلی |
| مهرداد مهکام | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| اسرین پاکروان | دانشجوی مالک پایان نامه |
| رضا رهبرقاضی | مشاور |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر شکل و مورفولوژی نانوساختارهای طلا در بهره وری درمان با فوتوترمال تراپی تاثیر مستقیم دارد.متن خبر افزایش درجه حرارت نانوذرات طلا به ترکیبی از عوامل از جمله هندسه و اثر جذب نوری آنها بستگی دارد.مطالعات مقایسه ای ما با اشکال ستاره ، توخالی ، قفس ، میله ها و پوسته هسته Si-Au و Fe-Au نشان می دهند که همه این نانوذرات طلا می توانند نور NIR را به جز نانوکره ها جذب و به گرما تبدیل کنند. نتایج نشان داد که افزایش دما به مورفولوژی نانوذرات طلا و موقعیت LSPR در مورد طول موج تحریک بستگی دارد. ما دریافتیم که هندسه های ناهمسانگرد مانند نانوستاره ها و نانوذرات توخالی به دلیل داشتن چندین جهش تیز منجر به افزایش تعداد حالت های پلاسمونی موضعی و قابل دسترسی برای تعامل منسجم با گسیل کننده های کوانتومی می شود ، از این رو ویژگی های تبدیل گرما و نور قوی و اثر فوتوترمال قوی را نشان می دهد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
