مطالعه اثر افزایشی دز در پرتودرمانی با کمک نانوذرات با استفاده از روش های نظری و بیودزیمتری با پلاسمید
Study of dose enhancement effect in nanoparticle-aided radiotherapy using theoretical methods and plasmid biodosimetry
مجریان: اصغر مصباحی
خلاصه روش اجرا: در این مطالعه از سه روش مدلسازی ریاضی، شبیه سازی مونت کارلو و بیودزیمتری با پلاسمید به منظور بررسی اثر استفاده از نانوذرات در پرتودرمانی و محاسبه فاکتور افزایش دز استفاده خواهیم نمود. دربخش اول این تحقیق با استفاده از روش های تحلیلی ( مدلسازی ریاضی و شبیه سازی مونت کارلوبا کد MCNPX) فاکتور افزایش فیزیکی دز و میزان انرژی واگذار شده به یک سلول اندوتلیال در حضور یک نانو-کلاستر از نانوذرات مختلف (طلا، بیسموت، گادالونیوم، ایریدیم و هافنیوم) را محاسبه نموده و اثر عدد اتمی و انرژی فوتون فرودی (29، 60 و 30الکترون ولت) بر میزان فاکتور افزایش دز مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. در مدلسازی ریاضی سهم الکترون های اوژه و فوتوالکترونهادر میزان دز واگذار شده به سلول اندوتلیال و هسته آن با استفاده از فرمول ریاضی که بدست خواهیم آورد محاسبه خواهد شد. همچنین در این بخش تمام مسیرهای واگذاری دز بروش فیزیکی توسط نانوذره تحت تابش مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت.در قسمت دوم مطالعه یک بافت تومورال از رده سلولی آدنوکارسینوم معده(AGC) به همراه سلول های اندوتلیال با توزیع همگن نانوذرات در سایزهای مختلف در فضاهای سلولی و بین سلولی شبیه سازی خواهد شد. هدف از این قسمت محاسبه فاکتور افزایش فیزیکی دز درپرتودرمانی در حضور نانوذرات با چشمه های براکی تراپی Pd-103 و Ir-192 ، I-125 و چشمه فوتون 6مگاولتی با مطالعه تاثیر عدد اتمی و غلظت نانوذرات و انرژی فوتون فرودی میباشد. در قسمت تجربی این تحقیق ازDNA پلاسمید pCEP4بعنوان یک نانو پروب برای دزیمتری دز واگذار شده در پرتودرمانی در حضور نانوذرات استفاده خواهیم نمود. هدف از این بررسی اندازه گیری مستقل فاکتور افزایش فیزیکی، فیزیکی-شیمیایی و شیمیایی در حضور نانوذرات مختلف (بیسموت اکسید، گادولینیوم و اکسید آهن) و مطالعه اثر عدداتمی و چگالی نانوذره و اهنگ دز و انرژی فوتون فرودی میباشد. در این تحقیق از روش های نانو شیمیایی برای جداسازی سهم اثر فیزیکی و شیمیایی استفاده خواهیم نمود. هدف از این قسمت مطالعه بررسی کارامدی DNA پلاسمید بعنوان یک بیودزیمتر در مقیاس نانو در پرتودرمانی با پرتوهای مگاولتاژ و کیلوولتاژ و محاسبه فاکتور های افزایش فیزیکی(نوع اول و دوم)، فیزیکی-شیمیایی و شیمیایی بصورت مستقل، اندازه گیری سهم هرکدام از این افزایش ها و عوامل موثر بر انها میباشد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 66155 |
| عنوان فارسی طرح | مطالعه اثر افزایشی دز در پرتودرمانی با کمک نانوذرات با استفاده از روش های نظری و بیودزیمتری با پلاسمید |
| عنوان لاتین طرح | Study of dose enhancement effect in nanoparticle-aided radiotherapy using theoretical methods and plasmid biodosimetry |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | نانوفیبرها، نانوذرات و اسکافولدها (در طب بازساختی، مهندسی بافت و دارورسانی) |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | دکتری تخصصی پژوهشی محور |
| مدت اجرا - ماه | 36 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | با توجه به اینکه مطالعات زیادی در جهت کاربرد نانوذرات در بهبود کیفیت درمان سرطان با پرتوها در حال انجام است. اما از دیدگاه بیوفیزیک پزشکی و فیزیک پرتوها در مقیاس نانو، مکانیسم افزایش حساسیت پرتوی و یا افزایش اثر بیولوژیکی نانوذرات در حضور پرتو ها به درستی مشخص نشده است. تحقیق حاضر تلاش دارد تا با استفاده از پلاسمید ها به عنوان روش تجربی و همچنین روشهای ریاضی به تحلیل موضوع بپردازد. نوآوری طرح را بطور خلاصه می توان چنین بیان کرد: 1- بررسی میزان تاثیر مسیرهای فیزیکی و شیمیایی افزایش دز در پرتودرمانی در حضور نانوذرات با استفاده از DNAپلاسمید 2-شبیه سازی پرتودرمانی بافت سرطانی معده حاوی نانوذرات مختلف با استفاده از کد MCNPX |
| اهداف اختصاصی | مدلسازی ریاضی اثر افزایش دز ناشی از الکترون های ثانویه در مدل تک سلول و نانو-کلاستر -شبیه سازی مونت کارلو بافت تومورحاوی نانوذرات مختلف برای تخمین افزایش دز فیزیکی در رادیوتراپی با نانوذرات پرتودهی شده با چشمه های براکی تراپی -برآورد جداگانه افزایش فیزیکی نوع اول و دوم با استفاده از پوشش دهی نانوذره با ضخامت 5 و 15 نانومتر -براورد افزایش فیزیکی-شیمیایی و افزایش شیمیایی با استفاده از پوشش دهی نانوذره با ضخامت 5nm و استفاده از DMSO -مطالعه تاثیر آهنگ دز در بروز افزایش دز فیزیکی و شیمیایی با استفاده از نانوذرات بیسموت اکسید، گادولینیوم واکسید اهن -مطالعه تاثیر عدد اتمی نانوذره در افزایش دز فیزیکی و شیمیایی با استفاده از نانوذرات بیسموت اکسید و اکسید آهن و گادولینیوم - مقایسه افزایش دز فیزیکی و شیمیایی با منبع 137Cs و فوتون 6 مگاولتی ناشی از شتابدهنده خطی |
| چکیده انگلیسی طرح | The purpose of this study is to evaluate the dose enhancement effect in nanoparticle-aided radiotherapy using mathematical modeling, Monte Carlo simulation, and plasmid biodosimetry methods. In the first section, we calculate dose enhancement factor and the deposited energy in one endothelial cell exposed by 29, 60, and 100 KeV photon beams in the presence of different nano-clusters made of Gold, Bismuth, Gadolinium, Iridium, and Hafnium. The effect of atomic number, photon beam energy on the value of the dose enhancement factor will be studied. In the mathematical modeling, all pathways of dose deposition of exposed nano-particles and the contribution of Auger electrons and photoelectrons in the deposited energy in endothelial cells and its nucleus will be calculated using Mathematical formulas. In the second part of the study, a tumor tissue of adenocarcinoma of gastric cell (AGC) cells in the vicinity of endothelial cells will be simulated. The uniform distribution of 5 nm nano-particles in the nucleus and cytoplasm of the tumor cell, 10 nm nano-particles in the intracellular space will be simulated. This part of the study aims to evaluate the effect of atomic number and density of the nano-particle and photon energy on the dose enhancement factor in nano-particle-aided radiotherapy by Ir-192, I-125 and Pd-103 brachytherapy sources and a 6MV source. In the experimental part, Pcep4 Plasmid will be applied as a nano-prob for dose measurements in the nano-scale. This part of study aims to evaluate the efficiency of DNA-plasmid as a biodosimeter in nano-sclale in kilovoltage (Cs-137) and mega-voltage radiation therapy (6 MV photon beam). Also, the physical, chemical, and physico-chemical factors in dose enhancement will be estimated separately using nano-chemical methods. The effect of dose rate, photon energy, and atomic number and density of the nano-particles will be assessed. |
| کلمات کلیدی | دز جذبی: انرژی جذب شده از پرتو را بر واحد جرم ماده جذبکننده فاکتور افزایش دز(DEF): نسبت دز جذب شده در حضور نانوذره به دز جذبی در عدم حضور نانوذره فاکتور افزایش فیزیکی دز (Physical dose enhancement factor): نسبت دز جذب شده ناشی از پدیده های فیزیکی در حضور نانوذره به دز جذبی در عدم حضور نانوذره فاکتور افزایش شیمیایی دز (chemical dose enhancement factor): نسبت دز جذب شده ناشی از پدیده های شیمیایی در حضور نانوذره به دز جذبی در عدم حضور نانوذره بیودزیمتری: استفاده از آثار بیولوژیک ناشی از پرتوهای یونیزان بعنوان روشی برای تخمین دز جذبی روش مونت کارلو: از این روش برای مدلسازی برخورد فوتونها و الکترونها با مواد مختلف بر پایه فیزیک آماری استفاده می شود. اثر اوژه: پدیدهای در فیزیک است که در آن سقوط یک الکترون از لایه بالا به درون جای خالی الکترونی لایه پایینتر، باعث تابش الکترون دیگری میشود. هنگامیکه الکترونی، اتم را ترک کند، یک جای خالی از خود بجا میگذارد. الکترونهای لایههای بالاتر که پرانرژیترند میتوانند به این جای خالی رفته و انرژی آزاد کنند. انرژی آزاد شده میتواند به دو گونه باشد، یا به صورت فوتون تابش شود یا به الکترون دیگری منتقل شده و باعث شود آن الکترون از اتم به بیرون پرتاب شود. الکترونی که بدینگونه از اتم خارج میشود را الکترون اوژه گویند. |
| ذینفعان نتایج طرح | بیماران سرطانی که تحت پرتودرمانی قرار می گیرند. |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| اصغر مصباحی | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| الهام منصوری | دانشجوی مالک پایان نامه |
| حامد همیشه کار | مشاور |
| محمد سعید حجازی | مشاور |
| وحیده طرح ریز | همکار اصلی |
| فرشاد سید نژاد | مشاور |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر استفاده از نانودرات فلزی سنگین در پرتودرمانی با اشعه ایکس و گاما، میتواند باعث بهبود نتایج پرتودرمانی شود.متن خبر یکـی از راهکارهـای افـزایش دزجذبی پرتو در سلولهای سرطانی همراه با رعایت حداکثر دز قابل تحمل اندامهای در معـرض خطـر، اسـتفاده از حـساس کننـده هـای پرتـوی در سلولهای سرطانی است. مطالعات گسترده ای بر روی مواد مختلف برای معرفی به عنوان حساس کننده صورت گرفته است که در این بین، نانو مواد فلزی اخیرا بعنوان حساس کننده های پرتوی مورد مطالعه قرارگرفته اند. مطالعات نشان می دهد که نانوذرات ضمن نفوذ به درون سلول ها، نسبت به دیگرحساس کننده های پرتویی عوارض جانبی کمتری دارند.
در پرتودرمانی با پرتوهای باانرژی در رده کیلوولتاژ مثل چشمه های براکی تراپی، نانودرات فلزی با عدد اتمی بالا می توانند نقش موثری در افزایش نتیجه درمان و حفظ بافت های سالم داشته باشند. همچنین میتوان گفت استفاده از نانودرات فلزی سنگین در پرتودرمانی با پرتوهای پرانرژی در رده انرزی مگا ولتاژ با تاثیر بر میزان افزایش شیمیایی و فیزیکی میتواند تا حدی باعث افزایش نتیجه پرتو درمانی شود .
میتوان از پلاسمید بعنوان یک نانوپروب برای دزیمتری در مقیاس نانو و جهت سنجش افزایش فیزیکی و فیزیکی-شیمیایی و شیمیایی بدون دخالت عوامل بیولوژیکی استفاده کرد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
