عنوان

بررسی درمان نورگرمایی سرطان مبتنی بر تشدیدهای سطحی پلاسمونیک محلی انواع نانوذرات فلزی

پ۲۴۷۷۶

per

بررسی درمان نورگرمایی سرطان مبتنی بر تشدیدهای سطحی پلاسمونیک محلی انواع نانوذرات فلزی

زهرا باقرپور

مهندسي برق و کامپيوتر

۱۳۹۹

۱۱۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی برق گرایش الکترونیک

۱۳۹۹/۱۱/۲۸

در چند سال اخیر موضوع درمان نورگرمایی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته که نتایج تئوری و تجربی امید بخشی حاصل شده است. به عنوان نمونه، توسط اشخاصی چون یائوژان هو و همکارانش با روش نورگرمایی با نانوساختارهای پلاسمونیکی برای از بین بردن سلول¬های سرطانی در شرایط برون تنی آزمایشگاهی و ریشه کنی تومور داخل بدن موش‌ها بررسی شده و به صورت موثر از گسترش مجدد آن¬ها جلوگیری کرده¬اند.ما در این پایان نامه با قرار دادن ساختار نانوکره در محیط همگن هوا و آب (برای شبیه سازی محیط داخل بدن) به عنوان ساختار مرجع، توانستیم با روش¬های FDTD و DGTD تشدید سطحی پلاسمونیک محلی نانوذرات ترجیحاً فلزی و مشخصه های بازدهی جذب، پراکندگی و خاموشی را با استفاده از تئوری مای، با مهندسی اشکال هندسی، ساختار¬های متفاوت نانوپوسته و نانوستاره را در محیط همگن آبی شبیه سازی کنیم و همچنین مشخصه های نوری این ساختار ها مانند توان جذبی و پیک تشدید پلاسمونیک محلی، فرکانس تشدید، پنجره فرکانس تبدیل نور به انرژی گرمایی و سایر پارامترهای دخیل آن¬ها را در محیط بیولوژیکی مادون قرمز نزدیک بدست آوردیم. ما با بهره گرفتن از روش تغییرات دمای ساختار مرجع diabolo و dipole، توانستیم در ساختار های پروانه¬ای و نانومستطیل با گوشه های تیز بر روی زیر لایه و همچنین برای ساختار های نانوپوسته و نانوستاره با مرجع قرار دادن ساختار نانوکره اطلاعاتی مانند فرکانس، طول موج و توان جذب شده در جهت X، Y و Z را در فایل متلب ذخیره کرده و به عنوان منبع ورودی به تحلیل کننده HEAT انتقال دهیم. با تغییر دادن توان نوری ورودی بین 5 تا 125 میلی وات و همچنین مساحت سطح نسبت به اندازه ذره تغییرات دمای بین 40 تا 80 درجه سیلسیوس، که برای ایجاد هایپرترمی کافی برای مرگ سلول سرطانی بهینه سازی شده، در مساحت سطح بزرگتر دمای مورد نظر بدست آمد. طبق استاندار های سازمان جهانی بهداشت (WHO) که هدف هماهنگی و ارتقا وضعیت بهداشت عمومی در سطح جهان را دارد در برنامه بین المللی کنترل سرطان از معیار های مطلوب مانند درمان موثر، کاهش شیوع بیماری و مرگ، طولانی کردن طول عمر و افزایش کیفیت زندگی بهره گرفته است که پروسه تست باید قابل دسترسی، ایمن و نسبتاً کم هزینه باشد.از اصل های اساسی برای درمان نور گرمایی سرطان، مانند نوع منبع، انرژی تابش، روش های استفاده از پرتو بهینه سازی شده در زمان تابش معین، کنترل کیفیت سیستم، شدت کل، سرعت تابش و یک طرح کلی از حساسیت پرتویی با محافظت کننده ها می¬توان نام برد. خدمات درمان باید اولویت را به تشخیص زود هنگام و درمان قابل معالجه بالقوه اختصاص دهد. علاوه بر این روش های درمان¬ها باید شامل حمایت روانی، توان بخشی و هماهنگی با عوارض درمان برای اطمینان بخشی به بهترین کیفیت ممکن زندگی برای بیماران سرطانی باشد.

In recent years, the photothermal therapy has been considered by researchers that promising theoretical and experimental results have been obtained. As an example, Yaojuan Hu et al. used photothermal method in plasmonic nanostructures to kill cancer cells in vitro, and also they studied tumor eradication in mice to effectively prevent their tumor regrowth.In this research, we place the nanosphere in air and water (to simulate in the in vivo condition) homogeneous environment as a reference structure. The localized surface plasmon resonances of nanoparticles, preferably metallic and their absorption, scattering, and extinction efficiency with Mie theory by engineering their structure by using FDTD and DGTD methods, with different geometric shapes have been simulated. And then, we obtained their optical properties such as absorbed power, surface plasmon resonance, resonant frequency, frequency of conversion of light into heat energy, and other involved parameters to perform the simulation in biological NIR region. We also simulate the butterfly and nano-rectangular structure with sharp corners on the substrate as well as nanoshell and nanostar with considering the nanosphere as the reference structure by using temperature changing model in diabolo and dipole reference structure, the information data such as frequency, wavelength and absorbed power in x, y, and z direction in Matlab file were calculated and imported to the HEAT solver as an input source to obtain thermal calculations. By changing the input optical power between 5 to 125 mw and also the area that particle was irradiated, we could obtain temperature changes in the range of 40-80 ⁰C, that are optimum temperature to create sufficient hyperthermia for cancer cell death in larger contact area.According to the World Health Organization (WHO) guidelines, which aims to coordinate and improve the international state of public health, In the national Cancer Control Program which uses desirable criteria such as effective treatment, reducing the incidence of disease and death, prolonging life expectancy, and increasing the quality of life and making the testing process accessible, safe and relatively inexpensive.The basic principles for the photothermal cancer therapy is the type of radiation source, energy and the methods of using the optimized beam at a given radiation time, quality control of the specified system, the total intensity and speed of radiation and the outline of radiation sensitivity with protection The performers.Treatment services should prioritize early detection and potential treatment. In addition, treatment methods should include psychological support, rehabilitation, and coordination with treatment complications to ensure the best possible quality of life for cancer patients.

Photothermal Cancer Therapy Investigation based on Local Surface Plasmon Resonances of different metal Nanoparticles

‏باقرپور

‏ زهرا

استاد راهنما

عباسیان

صوفی

‏ کریم

‏ هادی

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز