1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Innovation Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

بررسی تأثیر نانوذرات طلا در درمان سونوداینامیک

افراد مقاله : ‌ نویسنده مسئول - لیلا حججی , نویسنده همکار - حمیده نقی ها

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : طلا - فراصوت تاریخ مقاله : 1393/04/31 تعداد بازدید : 1453

ازآنجا که آثار حرارتی و مکانیکی امواج فراصوتی می تواند باعث تخریب بافتها گردد، ازآن به عنوان یک عامل درمانی جهت از بین بردن بافتهای سرطانی استفاده می شود طرحهای درمانی موجود توسط این امواج به دو صورت انجام می شود: الف) بااستفاده از حساس کننده ها که به درمان سونوداینامیک1 (SDT) معروف است و یک درمان غیرتهاجمی تومورهای سرطانی به شمار می رود. ب) بدون استفاده از حساس کننده ها که دراین صورت اثرات حرارتی و مکانیکی امواج در شدتهای بالا موجب تخریب بافت می گردد. این درمانها مواجه با چالشهایی هستند، از جمله این که برای درمانهای موجود باید شدتهای بالای امواج فراصوت به کارگرفته شود. زیرا در صورت استفاده ازحساس کننده ها، فعال سازی آنها توسط امواج فراصوتی وابسته به کاویتاسیون بوده و آستانه شدت مورد نیاز برای وقوع این پدیده بالاست و از آنجا که شدت بالا به بافت های سالم در مسیر امواج آسیب می رساند، دراین راستا مطالعات انجام شده با استفاده از نانوذرات طلا تائیدی بر قابلیت برخی از نانوساختارها درکاهش سطح شدت امواج فراصوتی مورد نیاز به منظور ایجاد پدیده کاویتاسیون است. از طرف دیگر یکی از قابلیتهای نانوذرات طلا، سرعت بالای گرم شدن آنها درحدود دهها درجه، ظرف تنها چند نانو ثانیه می باشد. لذا نانوذرات طلا می تواند ضمن داشتن نقش اساسی در شکل گیری پدیده کاویتاسیون به عنوان حاملی برای ماده حساس کننده نیز عمل نماید. در این مقاله تأثیر نانوذرات طلا را درمان سونوداینامیک مورد بررسی قرار می دهیم.

 

 

1. مقدمه:

سرطان دومین عامل مرگ و میر در جهان است و در سالهای اخیر روشهای نوینی به منظور پیشگیری، درمان و تشخیص آن ابداع و کوششهای فراوانی با هدف افزایش بازده و کاهش عوارض جانبی درمان صورت پذیرفته است. در این رابطه نقش امواج فراصوت قابل توجه است. آثار حرارتی و مکانیکی امواج فراصوتی می‌تواند باعث تخریب بافتها گردد، از آن به عنوان یک عامل درمانی جهت از بین بردن بافتهای سرطانی استفاده می‌شود. طرحهای درمانی موجود به‌وسیله‌ی این امواج به دو صورت انجام می‌شود:

الف) با استفاده از حساس کننده‌ها که به درمان سونوداینامیک معروف است و یک درمان غیرتهاجمی تومورهای سرطانی به شمار می‌رود [1 , 2 ].

ب) بدون استفاده از حساس کننده‌ها که دراین صورت اثرات حرارتی و مکانیکی امواج در شدتهای بالا موجب تخریب بافت می‌گردد [3]. شدت بالای امواج موجب ایجاد اثرات تخریبی بر روی بافتهای قبل از تومور که در مسیر امواج قرار می‌گیرند، خواهد شد.

 درسالهای اخیر به دلیل پیشرفت فناوری نانو و کاهش عوارض جانبی، لزوماً طراحی حساس کنندههای هدفمند و انجام درمانهای سونوداینامیک در حضور نانوذرات در شدتهای کمتری از امواج فراصوتی مطرح شده است.

 

2. معرفی درمان سونوداینامیک:

درمان سونوداینامیک در سال 1976 کشف شد، (SDT) یک روشی غیر تهاجمی برای درمان سرطان بوده که در آن از امواج فراصوتی برای افزایش سمیت دارویی که به عنوان حساس‌کننده صوتی شناخته می‌شود، بهره‌برداری می‌گردد[4]. در درمان سونوداینامیک یک حساس‌کننده صوتی وارد بدن می‌شود و سپس امواج فراصوتی با فرکانس و شدت مناسب به تومور اعمال می‌گردد. امواج، حساس‌کننده را فعال می‌کند و وقوع کاویتاسیون همراه با تولید رادیکالهای آزاد باعث آپوپتوز و نکروز سلولهای سرطانی می‌شود.

 

3. حساس‌کننده چیست؟

حساس کننده‌ها موقعی که تحت تابش نور و یا امواج فراصوت قرار می‌گیرند فعال می‌شوند. اولین ترکیباتی که قادر به ایجاد حساسیت در حضور امواج فراصوتی بودند، داروهای شیمی درمانی (از جمله دوروبین2 و دیازیکون3) بودند.

ساز و کارهای تأثیر امواج در طول درمان به دو صورت است که عبارتند از: 1) اگر حساس‌کننده حضور داشته باشد در این صورت درمان ما هدفمند است چون که با تزریق حساس‌کننده به بدن برای اینکه حساس‌کننده به سلول‌های سالم متصل نشود و فقط به سلول‌های سرطان متصل شود لازم است به حساس‌کننده یک پادتن4 متصل شود که مختص پادژن سلول سرطان است. وقتی که حساس‌کننده به سلول سرطانی متصل شد تحت تابش امواج فراصوت قرار گرفته، حساس‌کننده فعال شده و در ادامه وقوع کاویتاسیون همراه با تولید رادیکالهای آزاد باعث آپوپتوز و نکروز سلولهای سرطانی می‌شود. 2) اگر حساس‌کننده حضور نداشته باشد دراین صورت اثرات حرارتی ومکانیکی امواج فراصوتی ایجاد اثر می‌کند.

بافتهای سالم قادرند تا دمای  43 تحمل کنند. در حالی که سلولهای سرطانی در درجه حرارتهای  42-40 از بین می‌روند، هایپرترمیا یا همان گرما درمانی در بافتهای بدن، در محدوده  45-41 ایجاد می‌شود. بدین منظور باید از شدتهای بالای امواج فراصوتی استفاده شود. انرژی ناشی از جذب امواج فراصوتی قادر به گرم کردن محیطی است که امواج در آن حرکت می‌کند و این گرما باعث می‌شود سلول‌های سرطانی که در مسیر امواج هستند از بین بروند.

 

4. کاویتاسیون چیست؟

یکی از ویژگی‌های امواج فراصوت در مواجهه با محیط‌های مایع وقوع پدیده‌ای به نام کاویتاسیون اسست که در این پدیده هنگامی که امواج به یک مایع یا یک محلول تابیده می‌شود باعث ایجاد حبابهایی در آن محلول یا مایع می‌شود. همان‌طور که امواج فراصوتی در محیط منتشر می‌شود نواحی فشردگی و انبساط ایجاد می‌گردد. بنابراین نواحی موضعی افزایش وکاهشهای متناوبی از فشار را تجربه می‌کنند که موجب بزرگ شدن حباب‌ها و در نهایت باعث انفجار حبابها می‌شود که اصطلاحاً می‌گویند کولاپسه شده است. این فرایند سبب آزاد شدن انرژی و گرمای زیاد شده که موجب تجزیه آب به رادیکالهای آزاد و همچنین وقوع واکنشهای شیمیایی می‌گردد.

 

1.4. راههای کاهش آستانه شدت مورد نیاز برای ایجاد کاویتاسیون

دراحتمال بروز پدیده کاویتاسیون عوامل فیزیکی چندی تأثیر دارند.

 1) بسامد5: هر چه بسامد امواج فراصوتی کمتر باشد، آستانه شدت برای ایجاد کاویتاسیون پایین‌تراست [5].

 2) درجه حرارت: افزایش درجه حرارت محیط سبب کاهش آستانه شدت برای ایجاد کاویتاسیون می‌شود [5].

 3) چسبندگی: افزایش چسبندگی محیط با افزایش آستانه شدت برای کاویتاسیون همراه بوده و سبب سخت‌ترشدن فرآیند کاویتاسیون می‌شود[5].

 4) وجود ذرات در محیط: وجود ذرات در محیط تحت تابش امواج فراصوتی، به عنوان مراکز و هسته‌هایی برای کاویتاسیون عمل می‌کند و منجر به کاهش آستانه شدت برای ایجاد کاویتاسیون می‌شود [6].

 

5. کاربرد نانوذرات طلا در درمان سونوداینامیک:

نانوذرات طلا به دلیل خواص اپتیکی و ترموفیزیکی و همچنین به‌دلیل عدم سمیت و سرعت بالای گرم شدن آن‌ها درحدود دهها درجه، ظرف تنها چند نانو ثانیه در پزشکی نیز مورد توجه واقع شده است.

از آن جا که وقوع کاویتاسیون در شدت‌های بالا است و شدت بالا به بافت‌های سالم آسیب وارد می‌کند. و یکی از عوامل برای کاهش آستانه شدت مورد نیاز برای وقوع کاویتاسیون وجود ذرات در محیط بوده از این رو در محلول از نانوذرات استفاده می‌گردد که مراکزی را برای حبابهای کاویتاسیون به‌وجود آورده و باعث کاهش آستانه ی شدت مورد نیاز برای وقوع کاویتاسیون می‌گردد.

همچنین بر روی نانوذرات می‌توان عوامل درمانی مثل انواع حساس‌کننده ها، پادتن‌های اختصاصی تک دودمانی6 و یا مولکولهایی که روی سلولهای سرطانی دارای گیرنده ویژه باشند را متصل کرد.پادتن‌های اختصاصی نیز، پادژن‌های سطح سلولهای سرطانی را هدف قرار داده امکان انجام درمان هدفمند را فراهم می‌نماید.

لذا نانوذرات طلا می‌تواند ضمن داشتن نقش اساسی در شکل‌گیری پدیده ی کاویتاسیون به عنوان حاملی برای ماده حساس‌کننده نیز عمل کنند.‌

 

6. نانوذرات طلا یا نانولوله‌های کربنی؟

علاوه‌بر نانوذرات طلا از نانولوله‌های کربنی نیز استفاده شده که البته در مقایسه با نانوذرات طلا ازتوجه کمتری برخوردار بوده است. دلایل توجه بیشتر به نانوذرات طلا را می‌توان در موارد زیر برشمرد: 1) تولید ساده و راحت نانوذرات طلا، 2) وجود ناخالصیهای همراه با نانولوله‌های کربنی که جهت استفاده در محیطهای بیولوژیکی سازگار نیستند، 3) هزینه زیاد جهت افزایش خلوص نانولوله‌های کربنی و مشکلات زیاد خالص‌سازی آن‌ها از نظر کیفیتی، 4) چندکاره بودن نانوذرات طلا (به عنوان مثال از نانوذرات طلا می‌توان در ساخت حسگرها در رادیولوژی تشخیصی به عنوان ماده تفکیک کننده7 و در درمان به عنوان عوامل نورگرمایی8 استفاده کرد) [7].

 

7. جمع‌بندی:

در درمان سونوداینامیک با استفاده از نانوذرات طلا در کاهش روند رشد تومور موثر بوده است. با توجه به اینکه آستانه شدت برای وقوع کاویتاسیون تابع بسامد، درجه حرارت و...... است، می‌توان با همراهی نانوذرات طلا، زمینه بهتر و مناسبتری برای افزایش دمای بافت نیز ایجاد نمود. بنابراین در این روش درمانی، چندین اثر که به تخریب بافت سرطانی کمک می‌کند، در کنار هم قرار می‌گیرد و شاید بتوان با ایجاد اثر همیاری، درمانهای بهینه‌ای را رقم زد.

 

8. منابع:

 

1. Tang W, Liu Q, Wang X, Zhang J, Wang P, Mi N, Ultrason Sonochem ,15 (2008) 747-757.

2. Liu Q, Wang X, Wang P, Xiao L, Chemotherapy, 6) 2007 (429-436.

3. Clement GT. Ultrasonics,10) 2004 (1087-1093.

4. Tomankova K, Kolarova H, Kolar P, Kejlova K, Jirova D, Toxicol In Vitro,) 232009 (1465-1471.

5. Brabec K, Mornstein V, Cent Eur J biol 2) 2007 (213-221.

6. Tuziuti T, Yasui K, Sivakumar M, Iida Y, Miyoshi N, J Phys Chem A 21) 2005 (4869-4872.

7. Huang X, Jain PK, El-Sayed IH, El-Sayed MA, Laser Med Sci) 232008 (217-228.