کاربرد نانوترکیب اکسید منگنز با پوشش پلی ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات در تصویربرداری تشدید مغناطیسی و رادیوتراپی
Application of polyitaconic acid coated manganese oxide nano-composite conjugated with methotrexate in magnetic resonance imaging and radiotherapy
مجریان: توحید مرتضی زاده , مرجان قربانی
خلاصه روش اجرا: 1-تهیه و آماده سازی نانوترکیب اکسید منگنز با پوشش ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات در مرکز تحقیقات سلولهای بنیادی دانشکده پزشکی 2-تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانوترکیب تهیه شده به آزمون های مختلف TEM ، SEM ، DLS ، ZETA SIZER FTIR، XRD ،, ICP VSM 3-تعیین زمانهای آسایش طولی و عرضی ( T2 , T1) نانوترکیب سنتز شده در آزمون MRI و مقایسه با ماده کنتراست متداول کلینیکی Dotarem 4- بررسی تست سازگاری نانوترکیب با خون (تست همولیز) نانوترکیب نهایی 5- کشت سلولهای سالم و سرطانی دارای گیرنده متوتروکسات و بررسی میزان سمیت سلولی با روش MTT در غلظت های مختلف و زمان 24 ساعت انکوباسیون 6- کشت سلولهای سرطانی MCF-7 در شرایط هایپوکسی 7- تابش دهی سلولهای سرطانی کشت شده در شرایط هایپوکسی در رادیوتراپی و مقایسه میزان مرگ و میر در مقایسه با گروه کنترل
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 68822 |
| عنوان فارسی طرح | کاربرد نانوترکیب اکسید منگنز با پوشش پلی ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات در تصویربرداری تشدید مغناطیسی و رادیوتراپی |
| عنوان لاتین طرح | Application of polyitaconic acid coated manganese oxide nano-composite conjugated with methotrexate in magnetic resonance imaging and radiotherapy |
| 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 | کارشناسی ارشد |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | سرطان علت عمده مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته از نظر اقتصادی و همچنین علت مرگ و میر در کشورهای در حال توسعه است. سرطان از تغییر شکل یک تک سلول عادی بوجود میآید. یک اتفاق اولیه باعث ایجاد آسیب و یا جهش در DNA سلولی میشود. در حال حاضر سرطان عامل 12% تمامی مرگ و میرها در سرتاسر جهان است و انتظار میرود تعداد موارد جدید سرطان از 10 میلیون نفر در سال 2000 به 15 میلیون نفر در سال2020 افزایش یابد. تصویربرداری تشدید مغناطیسی( (MRI به عنوان یکی از روشهای تشخیص سرطان؛ روشی غیرتهاجمی، غیریونساز و دارای قدرت تفکیک فضایی بالایی برای بررسی بافت نرم می باشد. این روش تصویربرداری دارای حساسیت پایین برای تمایز بین بافت های مشابه است. برای غلبه بر این مشکل حساسیت ذاتی پایین روش تصویربرداری تشدیدمغناطیسی، از مواد کنتراست زا استفاده می شود. با توجه به اینکه روشنایی تصویر و یا به عبارتی شدت سیگنال MRI وابسته به زمان آسایش پروتون ها است، کنتراست نواحی مختلف می تواند با کاربرد مواد کنتراست زای MRI افزایش یابد که این مواد قادر به تغییر زمان آسایش پروتون های اطراف هستند. با توجه به اهمیت این مواد در افزایش کنتراست در تصاویر MRI ، این ترکیبات در 35 درصد از اسکن های بالینی برای افزایش حساسیت و دقت تشخیصی بکار می روند. کنتراست زاهای MR به طور غیرمستقیم، با تغییر محیط مغناطیسی موضعی بافت، عمل می کنند که به تغییر آهنگ های آسایش منجر میشود. ماده کنتراست زای مورد استفاده در کلینیک بطور معمول از شلات های گادولینیوم ساخته شده اند و این شلات ها، ماکرومولکول به شمار می روند که زمان گردش خون کوتاهی دارند و به طور سریع از طریق سیستم ادراری دفع می شوند. هم چنین، این مواد مشکلات مربوط به نارسایی کلیه را ایجاد می کند، چراکه بصورت هدفمند در بدن توزیع نمی شوند. همزمان با گسترش نانوتکنولوژی مواد نانوکنتراستزا به لحاظ داشتن ویژگیهای مطلوب و برجسته نسبت به مواد کنتراست متداول، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. یکی از ویژگیها و مشخصهی جالب توجه عوامل نانوکنتراستزا ، امکان هدفمند کردن آنها با مارکرهای مولکولی خاص هر بیماری میباشد که بدینترتیب امکان کنتراست مطلوب و هدفمند از مکان خاص را فراهم میکنند. به علاوه اینکه از طریق کنترل سایز، شکل و شیمی سطح این نانوذرات، برعکس مواد کنتراستزای رایج کلینیکی که دارای زمان چرخش در سیستم خون پایینی هستند ( حدود 20 دقیقه )، می توان پارامترهای کینتیکی دارو از قبیل نیمه عمر گردش خون، مدت زمان ماندگاری در مکان موردنظر و... را کنترل نمود. بدین ترتیب عوامل تصویربردای مولکولی هدفمند، توانایی به تصویرکشیدن غیرتهاجمی فرایندهای بیولوژیکی را از حالت ساده آناتومیکی به فرایندهای عملکردی درونتنی با استفاده از مارکرهای شناسایی سطح سلولها دارا میباشند. فرایند شناسایی غیرتهاجمی بیومارکرهای مولکولی، امکان تشخیص زودهنگام بیماریها در مراحل ابتدایی، درک دقیق از ویژگیهای عملکردی بیماریها و پیشگویی از روند و قابلیت یک روش درمانی برای بهبود پیشرفت درمان و مدیریت آن را دارند. یکی از مواد نانوکنتراست متداول که مطالعات زیادی بر روی آن انجام شده و حتی بصورت بالینی نیز مورداستفاده قرار میگیرد، نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسیدآهن است که این ذرات باعث کاهش میزان آسایش عرضی ( T2 ) شده و بدینترتیب کنتراست منفی در تصویر ایجاد میکنند. در مقایسه با مواد کنتراستزای برپایه یونهای گادولینیوم که تصاویر روشنی را ایجاد میکنند، نواحی تیره ایجاد شده توسط مواد کنتراستزای منفی، با برخی شرایط پاتولوژیک مانند خونریزی و یا کلسینه شدن اشتباه شده و در نتیجه منجر به تشخیص اشتباه می گردند. بهعلاوه اینکه پذیرفتاری مغناطیسی بالای مواد کنتراست T2 ، باعث اعوجاج میدان مغناطیسی بافتهای نرمال اطراف شده و باعث بهوجود آمدن آرتیفکت در تصویر می شود. در حالیکه عوامل کنتراست T1 با ایجاد قدرت تفیکیک مکانی بالا باعث بهبود روند تشخیص در تصاویر MRI میشوند. سیگنال روشن به آسانی میتواند از سایر نواحی پاتولوژیکی تشخیص داده شود و بدینترتیب تشخیص اشتباه به کمترین مقدار برسد. بنابراین توجه عمده، به استفاده از مواد کنتراستزای مثبت در کلینیک میباشد. در سال های اخیر نانوذرات گادولینیوم و مشتقات آن به عنوان ماده ی کنتراست زای مثبت در MRI مورد توجه قرار گرفته اند. با این وجود، امکان ایجاد فیبروز سیستمیک کلیوی NSF ناشی از یون های گادولینیوم موجب نگرانی است. بنابراین، در این مطالعه نانوذرات اکسید منگنز به عنوان ماده کنتراست مثبت استفاده خواهد شد. منگنز یک فلز پارامغناطیس با تکانه ی اسپینی بالا هست و نسبت به گادولینیوم دارای سمیت پایینی است و بنابراین مواد کنتراست زای بر پایه ی منگنز جایگزین مناسبی برای ترکیبات گادولینیوم در تصاویر با وزن T1 می باشد. در این مطالعه برای زیست سازگاری از پوشش ایتاکونیک اسید برای پوشش دهی نانوذرات اکسیدمنگنز استفاده خواهد شد و برای هدفمند کردن نانوترکیب نهایی، از داروی ضدسرطان متوتروکسات استفاده می شود. بدین ترتیب نانوترکیب نهایی بصورت هدفمند در سلولهای سرطانی دارای گیرنده متوتروکسات جذب می شود و سیستم طراحی شده دارای اثر تشخیصی –درمانی هدفمند می شود و بصورت اختصاصی در ناحیه موردنظر تجمع می یابد. اکثر بیماران مبتلا به سرطان در طول دوره ی درمان تحت پرتودرمانی قرار می گیرند. این روش درمان آثار جانبی ناخواسته ای در بیماران ایجاد می کند که کیفیت زندگی آنها را تحت تأثیر قرار می دهد. یکی از روش های افزایش بازده درمان، استفاده از حساس کننده های پرتویی همچون نانو ذرات می باشد که از طریق افزایش میزان استرس اکسیداتیو و الکترون ثانویه منجر به آسیب سلولی می شوند. یکی دیگر از فاکتورهای دخیل در افزایش بازده پرتودرمانی، تجمع هرچه بیشتر این نانو ذرات در ساختارهای توموری و تجمع کمتر آنها در بافت های سالم می باشد. لازمه¬ی دست یابی به این هدف استفاده از نانو ذرات هدفمند می باشد که بصورت اختصاصی در تومور تجمع یابند. یکی از روشهای افزایش بازده درمان، استفاده از حساس کننده های پرتویی مانند اکسیژن است. لازمه دستیابی به این هدف، استفاده از نانوذراتی است که بصورت هدفمند در ناحیه تومورال تجمع کرده و تولید اکسیژن کنند. سیستمهای فعلی جهت تولید گونه های اکسیژن واکنش پذیر (ROS) ، به شدت وابسته به وضعیت اکسیژن هستند و تاثیر پرتودرمانی در تومورهای هایپوکسی محدود است. از عوامل شیمیایی و دارویی تعدیل کننده آثار بیولوژیکی پرتوهای یونساز، هیچ یک ساده تر از اکسیژن نیستند و هیچ یک اثری به شدت اکسیژن ایجاد نمی کنند. به علاوه اینکه هیچ عامل دیگری از اهمیت کاربردی بیشتری نسبت به اکسیژن برخوردار نیست. با توجه به اینکه اثر اکسیژن برای پرتوهای یونساز پراکنده مانند پرتوهای ایکس (OER) بزرگتر است، لذا این فرایند در پرتودرمانی سلولهای سرطانی نقش مهمی دارد. حساس کننده های سلول های هیپوکسیک، حساسیت پرتویی سلول های فاقد اکسیژن مولکولی را افزایش می دهند اما اثری بر سلول های هوادار سالم ندارند. در این حالت یک اثر افتراقی بر مبنای آنکه سلول های هیپوکسیک فقط در تومورها و نه در بافت های سالم وجود دارند، ایجاد می شود. اکسیژندار شدن تومور با استفاده از نانوترکیباتی که بتواند در داخل تومور طی واکنش های شیمیایی تولید اکسیژن نماید و باعث افزایش حساسیت سلول های سرطانی تومورال به تشعشع گردد از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که این داروها می توانند در مسافتی طولانی تر از اکسیژن منتشر شوند و به سلول های هیپوکسیک در تومور –از جمله آنهایی که دور از دسترس جریان خون قرار دارند- برسند. در این مطالعه، از نانوذرات اکسیدمنگنز (MnO2) در مرکز نانوترکیب نهایی استفاده می شود که علاوه بر افزایش کنتراست و کاربرد به عنوان ماده کنتراست زا در تصویربرداری تشدیدمغناطیسی، می تواند آبشاری از واکنش های بیوشیمیایی در داخل سلول را باعث شود که منجر به تولید اکسیژن و افزایش حساسیت پرتویی و کاتالیز ROS می گردد. |
| اهداف اختصاصی | تعیین خصوصیات فیزیکوشیمیایی نانو ترکیب های سنتز شده به وسیلۀ آزمون های ZETA SIZER، TEM ، FESEM ، DLS ، FTIR، VSM ، UV-Vis -تعیین زمان‌های آسایش T2 , T1 تصاویر تهیه شده با نانوترکیب در آزمایش‌های برون تنی و مقایسه با عامل کنتراست زای تجاری -بررسی قابلیت نانوذرات اکسید منگنز با پوشش ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات در تصویربرداری هدفمند از سلول های دارای گیرنده متوتروکسات -بررسی میزان سمیت نانوذرات اکسید منگنز با پوشش ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات برروی سلول های سالم و سرطانی به روش MTT -تعیین اثر نانوذرات اکسید منگنز با پوشش ایتاکونیک اسید نشاندار شده با متوتروکسات در حضور و عدم حضور پرتو روی رده­ی سلولی پستان MCF-7 |
| چکیده انگلیسی طرح | 1- Preparation of Manganese Oxide Nano-composition with Ithaconic Acid Coated with Methotrexate in Stem Cell Research Center of Medical School 2. Determination of physical and chemical properties of nano-composites prepared for various tests TEM, SEM, DLS, ZETA SIZER FTIR, XRD, ICP VSM 3-Determination of longitudinal and transverse comfort times (T2, T1) of nano-composites synthesized in MRI test and comparison with conventional clinical contrast agent Dotarem 4- Evaluation of nano-composition compatibility test with blood (hemolysis test) of the final nano-composition 5-Culture of healthy and cancer cells with methotrexate receptor and evaluation of 5-cytotoxicity by MTT method in different concentrations and 24 hours incubation time 6-Culture of MCF-7 cancer cells in hypoxia 7- Irradiation of cancer cells cultured under hypoxia in radiotherapy and comparison of mortality compared with the control group |
| کلمات کلیدی | تصویربرداری تشدید مغناطیسی: یک روش تصویربرداری تشخیصی بر اساس حرکت اسپینی هسته های اتم هیدورژن موجود در بدن است. این اسپین ها از اسپین های فردی پروتون ها و نوترون های درون هسته، ناشی می شود. رادیوتراپی: یک روش درمانی با استفاده از پرتوهای یونیزان است که به عنوان بخشی از درمان سرطان برای کنترل یا از بین بردن سلول های بدخیم بوده و توسط یک شتاب دهنده خطی ارائه می شود. ایتاکونیک اسید: ترکیب آلی که به صورت ماده جامد سفید بوده و محلول در آب، اتانول و استون می باشد. متوترکسات: داروی شیمی درمانی و سرکوب کننده سیستم ایمنی است که برای درمان سرطان و بیماری های خود ایمنی استفاده می شود. نانوکنتراست زا : مواد کنتراست زای مورد استفاده در روشهای مختلف تشخیصی که دارای سایز در مقیاس نانو می باشند که بطور معمول کمتر از 399 نانومتر است. |
| ذینفعان نتایج طرح | در این مطالعه کاربرد ماده کنتراست زای بر پایه نانوذرات اکسیدمنگنز پوشش داده شده با ایتاکونیک اسید و متصل به متوتروکسات در روش تصویربرداری تشدیدمغناطیسی بررسی می شود که می تواند باعث بهبود تصاویر پزشکی و تشخیص بهتر بیماریها گردد. همچنین در صورت برقراری فرضیات طرح مذکور، روند درمان مبتلایان به سرطان، تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| توحید مرتضی زاده | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| مرجان قربانی | استاد راهنما دوم (آموزشی ) |
| رضا ملک زاده | همکار اصلی |
| صبا ضیایی رازیان | دانشجوی مالک پایان نامه |
| بهنام نصیری مطلق | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر نانوذرات MnO2@Poly(DMAEMA-Co-IA)-MTX به عنوان ماده کنتراست زای هدفمند در روش تصویربرداری تشدیدمغناطیسی برای آشکارسازی بهتر سلولهای سرطانی ساخته شد.متن خبر استفاده از مواد کنتراست زا در تصویربرداری تشدیدمغناطیسی (MRI) منجر به بهبود حساسیت این روش تصویربرداری می شود. در این مطالعه از نانوذرات اکسیدمنگنز استفاده شد که به عنوان جایگزین مواد کنتراست زای مثبت گادلنیوم مورد استفاده قرار گرفت و میزان سمیت ناشی از آن بسیار کمتر می باشد. این نانوذرات در محیط اسیدی سلولهای تومورال بصورت Mn 4 تبدیل شده و میزان کنتراست درنواحی سلولهای سرطانی نسبت به سلولهای سالم بیشتر است. برای آشکارسازی بهتر سلولهای سرطانی در روش تصویربرداری تشدیدمغناطیسی (MRI) نانوذرات MnO2@Poly(DMAEMA-Co-IA)-MTX ساخته شد و بعد از آنالیزهای مختلف جهت ارزیابی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی، برای جذب اختصاصی در سلولهای سرطانی پستان با داروی متوتروکسات اتصال داده شد. ابعاد کامل نانوترکیب نهایی حاصله در حدود 50 نانومتر تعیین گردید و میزان ثبات، سازگاری با پروتئین های خونی، توانایی جذب اختصاصی در سلولهای سرطانی پستان، عدم ایجاد سمیت معنی دار و ایجاد کنتراست مناسب در تصاویر MRI مورد ارزیابی و تایید قرار گرفت. اکنون سیستم تهیه شده با افزایش سیگنال در تصاویر MRI می تواند به عنوان ماده کنتراست زای هدفمند در تصویربرداری تشدیدمغناطیسی (MRI) برای تشخیص سلولهای سرطانی مورد استفاده قرار گیرد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
