علاج السرطان الحراري البلازموني: أشباح تحاكي أنسجة الورم المضمنة في الجسيمات النانوية لتصور توزيع درجة الحرارة الحرارية الضوئية

يتضمن نطاق البحث بشكل أساسي تطوير أنسجة الورم وصنع أشباح لعلاجات السرطان الحرارية الضوئية البلازمونية للتحقق من صحة المحاكاة العددية ، وكذلك لتحديد المعلمات العلاجية للتجارب في الجسم الحي لتقييم النتيجة العلاجية. يسد هذا البروتوكول الفجوة بين النمذجة العددية والتحقق التجريبي للعلاج الحراري الضوئي البلازموني ، بالإضافة إلى تقدير المعلمات العلاجية للتقييم في الجسم الحي قبل الترجمة السريرية. يقدم هذا البروتوكول تقييما فعالا من حيث التكلفة للتفاعل الحراري البلازموني للأورام الصلبة باستخدام أشباح الاغاروز مع مراقبة المزدوجة الحرارية ، وبالتالي تقليل حاجة للاختبار في الجسم الحي.

يسمح التقييم القائم على الشبح بالتحقق من صحة المحاكاة لتحسين دقة العلاج وضبط المعلمات مثل تركيز الجسيمات النانوية وإعدادات التكرار لدعم علاجات السرطان الحرارية الضوئية البلازمونية الآمنة والفعالة. في المستقبل ، نريد تطوير أنسجة ورمية أكثر واقعية تصنع أشباح تحتوي على الميلانين والهيموجلوبين وكذلك تدفق الدم. أيضا ، نريد استكشاف الحقن متعدد المواقع للأورام الكبيرة.

للبدء ، قم بتصميم نموذج ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج CAD. انقر فوق جديد ، متبوعا بإنشاء لتصميم قالب أسطواني مجوف. اضغط على إعدادات المستند واختر وحدات لتغيير الوحدة إلى ملليمترات.

صمم قالبا أسطوانيا بقطر داخلي يبلغ 40 ملم وارتفاعه 12 ملم ، إلى جانب قالبين أسطواني صلبين. استخدم رمز G الذي تم إنشاؤه لطباعة القوالب باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد مع خيوط حمض البولي لاكتيك. لتحضير المحلول الأول ، أضف 0.35 جرام من الاغاروز إلى 33.18 مل من الماء منزوع الأيونات في دورق

قم بتغطية الدورق بورق الألمنيوم لمنع فقدان الماء. سخني الدورق على طبق ساخن على حرارة 120 درجة مئوية مع التقليب حتى يصبح المحلول شفافا. ثم اخفض درجة حرارة اللوح الساخن إلى 60 درجة مئوية واترك المحلول يبرد لمدة 15 دقيقة.

أثناء التحريك ، أضف 1.82 مل من محلول الدهون واستمر في الخلط. بالنسبة للمحلول الثاني ، أضف 45 ملليغرام من الاغاروز إلى 1.18 مل من الماء منزوع الأيونات في دورق وقم بتغطيته بورق الألمنيوم. بعد تسخين المحلول وتبريده كما هو موضح سابقا ، أضف 106.2 ميكرولتر من محلول الدهون و 3.21 مل من تعليق القضيب النانوي الذهبي أثناء التحريك.

احتفظ بالمحلول الثاني تحت التحريك المستمر على حرارة 60 درجة مئوية حتى الاستخدام. لتحضير المحلول الثالث ، أضف 25 ملليغرام من الاغاروز إلى 2.44 مل من الماء منزوع الأيونات في دورق وقم بتغطيته بورق الألمنيوم. تسخين المحلول وتبريده.

ثم أضف 59 ميكرولترا من محلول الدهون مع التحريك على 60 درجة. لإعداد الشبح الذي يحاكي أنسجة الورم ، قم أولا بإغلاق الجزء السفلي من القوالب الأسطوانية باستخدام البارافيلم. ضع قالب الإخفاء في المنتصف.

لتحضير شبح تكنولوجيا المعلومات ، اسكب المحلول الأول في القوالب الأسطوانية حتى العلامة العلوية لقالب الإخفاء. بعد التصلب ، قم بإزالة قالب الإخفاء لإنشاء تجويف لمنطقة الورم. بعد ذلك ، املأ التجويف بالمحلول الثاني واتركه يتصلب.

ثم أضف المحلول الأول إلى الجزء العلوي من الشبح واتركه يتجمد تماما. لتحضير الشبح الوريدي ، أدخل قالب إخفاء أصغر واملأ التجويف حوله بالمحلول الثاني. بعد التصلب ، قم بإزالة القالب الأصغر واملأ التجويف المتبقي بالمحلول الثالث.

أضف الحل الأول إلى الأعلى واسمح بالتصلب الكامل. بعد ذلك ، أدخل المزدوجات الحرارية داخل بعض الشعيرات الدموية الزجاجية التي تم قطعها إلى الطول. ثقب الأشباح في مواقع شعاعية ومحورية محددة.

بمجرد وضع جميع المزدوجات الحرارية في مكانها ، ضع الشبح بعناية في طبق بتري زجاجي للإشعاع بالأشعة تحت الحمراء اللاحقة NIR. ضع طبق بتري الزجاجي بحيث تكون المنطقة المركزية من السطح العلوي للشبح متعامدة ومحاذاة محوريا مع طرف الألياف الضوئية لمصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء NIR. ثم قم بتوصيل نظام الحصول على البيانات بالكمبيوتر وقم بتشغيل برنامج عرض المختبر.

قم بتشغيل مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء NIR وابدأ في تسجيل بيانات درجة الحرارة بالضغط على زر التشغيل في البرنامج. تشعيع الشبح لمدة 20 دقيقة في غرفة مظلمة. ثم قم بإيقاف تشغيل مصدر ضوء NIR وإيقاف التسجيل.

الآن ارسم متوسط درجة الحرارة المسجلة مقابل بيانات الوقت ، ثم ارسم متوسط درجة الحرارة التجريبية مقابل درجة الحرارة المحاكاة في جميع مواقع المزدوجات الحرارية. كان ارتفاع درجة الحرارة في توزيع تكنولوجيا المعلومات لشبح الأنسجة الورمية المدمجة في الذهب النانو أعلى مما كان عليه في التوزيع الوريدي بسبب زيادة التشتت في التوزيع الوريدي. كان الحد الأقصى لارتفاع درجة الحرارة حوالي 11 درجة مئوية لتوزيع تكنولوجيا المعلومات وست درجات مئوية للتوزيع الوريدي في موقع المزدوجات الحرارية صفر ثلاثة.

كان الحد الأقصى لمتوسط الخطأ الجذري للتوزيعات داخل الورم وداخل الوريد 2.10 درجة مئوية و 1.94 درجة مئوية على التوالي.