عنوان

تهیه و شناسایی نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن با سطح اصلاح شده و بررسی کارآیی آنها به عنوان عامل کنتراست در تصویربرداری‮‭MRI‬

Number

‭۵۳۱۰پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تهیه و شناسایی نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن با سطح اصلاح شده و بررسی کارآیی آنها به عنوان عامل کنتراست در تصویربرداری‮‭MRI‬

First Statement of Responsibility

/حسن فتاحی

Name of Publisher, Distributor, etc.

تبریز : دانشگاه تبریز ،دانشکده دانشکده شیمی ، گروه پلیمر

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۵۳‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی آلی ـ پلیمر

Date of degree

‮‭۱۳۸۹/۱۰/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز : دانشگاه تبریز ،دانشکده دانشکده شیمی ، گروه پلیمر

Text of Note

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی ‮‭(MRI)‬ به خاطر غیرمضر بودن و کارآیی آن در تهیه تصاویر سه بعدی از وقایع بیولوژیکی در موجودات زنده و همچنین توانایی آن در تشخیص عارضه‌ها و دنبال کردن فرآیند درمان، به عنوان یکی از ابزارهای قدرتمند در پزشکی شناخته شده است .برای افزایش کنتراست تصاویر ‮‭MRI‬ جهت تشخیص بهتر و دقیق‌تر، و همچنین در ‮‭MRI‬ مولکولی و سلولی جهت تشخیص بیماری‌ها در مراحل اولیه، استفاده از عوامل کنتراست اجتناب‌ناپذیر می‌باشد نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن علاوه بر کاربردهای مختلف پزشکی مانند از بین بردن سلول‌های سرطانی از طریق فرآیند هایپرترمیا، رهش کنترل شده داروها، جداسازی سلولی و غیره، با کاهش زمان آسایش ‮‭T۲‬ می‌توانند به عنوان عامل کنتراست ‮‭T۲‬ یا منفی در تصویربرداری ‮‭MRI‬ عمل نمایند .چالش اساسی برای کاربردهای پزشکی این نانوذرات مغناطیسی، اصلاح سطح آنها جهت پایدارسازی در محیط فیزیولوژیک و همچنین حذف سمیت احتمالی می‌باشد .اصلاح سطح نانوذرات مغناطیسی به دو روش کلی فیزیکی و شیمیایی صورت می‌گیرد .در روش فیزیکی برهمکنش بین نانوذرات و پایدارکننده از نوع برهمکنش‌های ضعیف واندروالسی می‌باشد که این نوع سیستمها نسبتا از پایداری کمتری برخوردار بوده و احتمال تفکیک‌شدگی و برهنه شدن نانوذرات در محیط فیزیولوژیک وجود دارد که می‌تواند منجر به اثرات نامطلوب گردد .در روش پایدارسازی شیمیایی، برهمکنش بین نانوذرات و پایدار کننده از نوع اتصالات کووالانسی بوده که این امر منجر به پایداری بسیار بالای نانوذرات در محیط آبی و فیزیولوژیک شده و همچنین امکان عامل‌دار کردن بیشتر نانوذرات برای کاربردهای بعدی را میسر می‌سازد .در این کار پژوهشی نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن با دو روش مختلف سنتز و سپس اقدام به اصلاح سطح آنها با گروه‌های عاملی مختلف و پلیمرهای مختلف از طریق اتصالات شیمیایی شده است .در نهایت بعد از شناسایی کامل فیزیکوشیمیایی، کارآیی آنها به عنوان ماده کنتراست ‮‭MRI‬ مورد ارزیابی قرار گرفته است در بخشی از این کار پژوهشی ابتدا نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن به روش همرسوبی در محیط آبی سنتز شد و سپس در اثر کوپل شدن با سیلان‮‭A‬ ، گروه‌های واکنش پذیر وینیل بر سطح نانوذرات وارد شد .سپس با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکالی، وینیل‌پیرولیدون بر سطح نانوذرات پلیمریزه شد که محصول بدست آمده به علت خاصیت آبدوستی پلی وینیل پیرولیدون کاملا در آب پایدار می‌باشد .محاسبه آسایش‌پذیری در میدان ‮‭۵/۱‬ تسلا، مقادیر‮‭r۱‬ ، ‮‭r۲‬ و ‮‭r۲/r۱‬ را به ترتیب برابر‮‭۱۶/۲-۱s- mM‬،‮‭۱۱/۷۲ -۱s- mM‬و ‮‭۱/۲۸‬ بدست داد که حاکی از کارآیی بالای آن به عنوان ماده کنتراست ‮‭T۲‬ می‌باشد در بخش دیگر، نانوذرات سنتز شده به روش همرسوبی در محیط آبی با‮‭۳‬ -آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان ‮‭(APTES)‬ عامل‌دار شدند و سپس گلیسیدول به روش پلیمریزاسیون آنیونی بر سطح نانوذرات پلیمریزه گردید که منجر به تهیه یک سیال مغناطیسی ‮‭(ferrofliud)‬ کاملا پایدار گردید .مقادیر آسایش‌پذیری در سه میدان مغناطیسی‮‭۵/۰‬، ‮‭۵/۱‬ و ‮‭۷‬ تسلا کارآیی بالای آنها را به عنوان عامل کنتراست منفی در ‮‭MRI‬ نشان داد .تزریق داخل رگی این ماده کنتراست تهیه شده با دز ‮‭kg / mmol Fe۱/۰‬به موش نشان داد که یک کنتراست منفی قوی در مدت ‮‭۶‬ دقیقه اول در کبد و کلیه‌ها بوجود می‌آید و از اینرو این ماده می‌تواند برای شناسایی ضایعات این اندام‌ها مورد استفاده قرار گیرد .تصویربرداری در زمان‌های مختلف از این اندام‌ها نشان داد که این ماده کنتراست به خاطر اندازه هیدرودینامیکی پایین و همچنین زیست‌سازگاری بالای پلی‌گلیسرول به مرور از طریق کلیه‌ها دفع می‌گردد در بخش دیگری از پروژه حاضر، نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسید آهن به روش همرسوبی در محیط پلی‌ال سنتز گردید که نتایج بدست آمده نشان داد که نانوذرات بدست آمده دارای شکل کروی بوده و نسبت به ذرات تهیه شده به روش همرسوبی در محیط آبی از توزیع اندازه باریک‌تری برخوردار می‌باشند .در ادامه، نانوذرات سنتز شده با‮‭۳‬ -تری اتوکسی سیلیل پروپیل سوکسینیک انیدرید ‮‭(TEPSA)‬ پوشش داده شد که نانوذرات پوشش داده شده قادر به تشکیل سیال مغناطیسی فوق‌العاده پایدار می‌باشد .این نانوذرات در ادامه با پلی‌اتیلن گلیکول ‮‭(PEG)‬ پوشش داده شد و آسایش‌پذیری آنها در مقایسه با ذرات با گروه‌های آمینی و اسیدی به عنوان تابعی از ‮‭pH‬ مورد مطالعه قرار گرفت .نتایج نشان داد که نانوذرات پوشش داده شده با ‮‭PEG‬ در محدوده ‮‭pH‬ وسیعی بر خلاف ذرات با گروه‌های اسیدی و آمینی پایدار می‌باشند در نهایت به منظور تهیه یک ماده کنتراست دو عامله که قابلیت کاربرد در تصویربرداری‌های ‮‭MRI‬ و نوری را داشته باشد، اقدام به کوپل رودامین ‮‭B‬ با نانوذرات اکسید آهن عامل‌دار شده با ‮‭APTES‬ گردید .شناسایی‌های فیزیکوشیمیایی و تصاویر ‮‭MRI‬ و نوری کارآیی محصول تولید شده را به عنوان عامل کنتراست در هر دو روش تصویربرداری به اثبات رساند

Text of Note

Since magnetic resonance imaging (MRI) provides noninvasive, three-dimensional examination of biological events in living organisms, and also because of its capability in lesions detection and treatment tracking, is one of the most powerful diagnostic tools in modern clinical medicine. For contrast enhancement of MRI images for precise detection, and also in molecular/cellular MRI for early detection of lesions, it is unavoidable to use contrast agents. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) beside their various biomedical applications including cancer hyperthermia treatment, controlled drug delivery, cell separation, etc. by decreasing the T2 relaxation time, they can be used as T2 or negative contrast agent in MRI. The main challenge for biomedical application of these magnetic nanoparticles is their surface modification to stabilize them in physiologic medium and also avoid their potential toxicity. Surface modification of magnetic nanoparticles can be done by physical and chemical methods. The physical approach is based on the Van der Waals interactions between nanoparticles and stabilizer, which this approach because of the weakness of the interactions can lead to the dissociation and agglomeration of nanoparticles and subsequent problems. In chemical approach, the stabilizers are grafted on the surface of nanoparticles through chemical linkages. This method is very effective since it can highly stabilize the nanoparticles in physiological medium and also it allows further fictionalization of nanoparticles for subsequent applications. In the present project, SPIONs are synthesized by two different methods and then their surface was functionalized with different functional groups and polymers to prepare water-based ferrofluid. In the first part of this project, SPIONs were synthesized by co-precipitation method in aqueous media, and then the surface was modified by vinyl groups through coupling with Silane A. Then, N-vinyl pyrrolidone was radically polymerized on the surface of nanoparticles, which obtained product was highly stable in aqueous medium because of hydrophilicity of polyvinyl pyrrolidone. By relaxivity calculatin at 1.5T, r1, r2 and r2/r1 were obtained 2.6 mM-1s-1, 72.1 mM-1s-1 and 28.1, respectively, which shows their high efficiency as T2 contrast agent. In the next part of this study, the synthesized SPIONs by co-precipitation in aqueous media, were functionalized with 3-aminopropyl three ethoxy silane (APTES) and then glycidole was polymerized on the surface of nanoparticles by ring-opening anionic polymerization and a highly stable water-based ferrofluid was obtained. The relaxivity calculation at 0.5, 1.5 and 7T showed their high potentiaol as T2 contrast agent. Intravenous injection of obtained product with a dose of 0.1mmol Fe/kg to mice showed that a high negative contrast appears within 6 min in liver and kidneys, so it could be used for the detection of lesions in these organs. Imaging of these organs at different times shows that because of the small hydrodynamic size of nanoparticles and also the biocompatibility of polyglycerol is excreted through kidneys. In the other part of this project, SPIONs were synthesized through co-precipitation in polyole media. The results showed that the prepared nanoparticles have spherical morphology with narrow size distribution in comparison with nanoparticles prepared through co-precipitation in aqueous media. The synthesized nanoparticles were coated via 3- three ethoxy silyl propyl succinic anhydride (TEPSA) to prepare a high stable ferrofluid. Then the nanoparticles were coated with polyethylene glycol and their relaxivity were compared with nanoparticles functionalized with amine and carboxylic groups at different pHs. The results showed that PEGlated nanoparticles were stable in a broad range of pH in spite of nanoparticles with amine or carboxylic group. Finally, in order to prepare a bimodal contrast agent for MRI and optical imaging, rhodamine B was conjugated to APTES-modified nanoparticles. Physicochemical characterizations and also MRI and optical images showed their efficiency as bimodal contrast agent for both MRI and optical imaging

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles

contrast agent

MRI

molecular imaging

Nanomedicine

bimodal contrast agent

فتاحی، حسن

ارسلانی، ناصر، استادراهنما

انتظامی، علی اکبر، استادمشاور

محمود نظر پور، محمود، استادمشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی