גרימת היפרתרמיה קלה ממוקדת במודלים של גידולי עכברים באמצעות המרה פוטותרמית של אור קרוב לאינפרא אדום על ידי ננו-מוטות זהב תוך-גידוליים

טיפול היפרתרמי ממוקד הוא שיטה מתפתחת בטיפול בסרטן שנועדה להעלות באופן סלקטיבי את טמפרטורות הגידול תוך מזעור הנזק לרקמות הבריאות שמסביב. שיטה זו מתארת דרך יעילה ביותר, עתירת משאבים נמוכה וניתנת לשחזור לגרימת היפרתרמיה בתיווך ננו-מוט זהב בגידולים מוצקים. שימוש בהזרקה תוך-גידולית ישירה של ננו-מוטות זהב ואחריה חשיפה לאור אינפרא אדום קרוב מאפשר חימום מדויק, מבוקר ומקומי מאוד של גידולים.

הצלחת פרוטוקול זה תלויה בהפעלה יעילה של רקמות עמוקות של ננו-מוטות זהב תוך שימוש באורך הגל המתאים של אור אינפרא אדום קרוב, כמו גם ניטור מדויק בזמן אמת של טמפרטורת הגידול הפנימית לאורך כל ההליך. התחל במדידות הגידול היומיות החל מסביבות היום השביעי, הזרקת תאים לאחר סרטן, או בכל פעם שהגידולים הופכים מוחשיים. לפני תחילת ההליך, מדוד את רוחב, אורך וגובה הגידול כדי לחשב את נפח הגידול הכולל.

שאפו לבצע את ההליך לאחר שהגידולים הגיעו לנפח משוער של 50 מילימטרים מעוקבים. עבור המודל שלנו, נפח הגידול הזה הושג בין היום ה-10 ל-12 של הזרקת תאים פוסט-סרטניים. בארון בטיחות ביולוגי סטרילי, השתמש במזרק של מיל אחד עם מחט בגודל 31 כדי לשרטט את הנפח המתאים של ננו-מוטות זהב המבוסס על כל נפח גידול.

לפני הזרקת ננו-מוט זהב, יש להרדים את העכבר באמצעות חרוט אף המספק 2% איזופלורן בקצב זרימה של 0.8 ליטר לדקה. יש למרוח חומר סיכה לעיניים על שתי העיניים כדי למנוע ייבוש ולמזער נזקי לייזר פוטנציאליים. במידת הצורך, גלחו עודפי פרווה סביב הגידול כדי להבטיח חשיפה למשטח העור והשתמשו באתנול כדי לחטא את פני הגידול, לנגב כל פרווה או פסולת.

לפני החשיפה ללייזר, יש להזריק ננו-מוטות זהב תוך גידוליים בריכוז של מיקרוגרם אחד למילימטר מעוקב מנפח הגידול. במידת הצורך, פצלו את ההזרקה בין שני אתרים תוך-גידוליים כדי להבטיח פיזור יעיל של ננו-מוטות זהובים בתוך הגידול. הקפד לנגב את כל עודפי הננו-מוטות הזהובים על פני העור לאחר ההזרקה.

עבור עכברי קבוצת הביקורת, יש לתת זריקה תוך גידולית של PBS סטרילי בנפח המקביל המשמש לקבוצות הטיפול בננו-מוט הזהב. נקה את בדיקת הטמפרטורה התוך-גידולית עם אתנול לפני ההחדרה. הכנס בעדינות את בדיקת הטמפרטורה לאמצע מסת הגידול.

מרחו שכבה אחידה של ג'ל אלוורה בעובי של כחמישה מילימטרים על פני הגידול כדי למנוע כיב בעור ולמזער את הסיכון לפגיעה תרמית במהלך הטיפול. כוונן את הלייזר כך שיתיישר ישירות מעל אמצע הגידול. השתמש בטבלת חיפוש הקרינה כדי לקבוע את גובה הלייזר הטוב ביותר בהתבסס על קוטר קרן הלייזר הנדרש לכיסוי שטח הפנים של הגידול.

הפעל את הלייזר ומקור הקירור התרמו-אלקטרי. לאחר מכן חבר את מערכת הלייזר למקור החשמל. הפעל את מקור הקירור התרמו-אלקטרי.

נורית ה-LED הכחולה תידלק ולאחר 30 שניות הטמפרטורה תתייצב על 25 מעלות צלזיוס. בהתבסס על טבלת חיפוש הקרינה, כוונן את תפוקת זרם הלייזר כדי להשיג קרינת יעד של כ-1 וואט לסנטימטר בריבוע. בניסוי שלנו, גובה לייזר של 1.5 סנטימטרים, קוטר קרן של 1.3 סנטימטרים וזרם לייזר של 1800 מיליאמפר הביאו לערך קרינה של 0.82 וואט לסנטימטר בריבוע, אשר מותאם למודל הגידול שלנו.

מנקודה זו ואילך, ודא שכל האנשים בחדר ניתוח הלייזר מרכיבים משקפי בטיחות לייזר מוסמכים לאורך הגל של האור המשמש. הגדר מצלמת תרמו בסמוך לפלטפורמת הלייזר המכוונת לעכבר כדי לנטר את טמפרטורת פני העור במהלך הליך הלייזר. התחל להקליט בתוכנת רישום הנתונים המצומדת תרמית וודא שטמפרטורת הגידול הפנימית לעומת גרף הזמן מוצג בזמן אמת.

סובב את מקש בטיחות הלייזר כדי לאפשר פלט מקור. התחל במתן לייזר על ידי לחיצה כלפי מטה על דוושת כף הרגל בזמן התחלת הלייזר, טמפרטורת הגידול הפנימית תתחיל לעלות, וייקח כ-15 שניות עד שתי דקות להיכנס לטווח היפרתרמי של 42 עד 48 מעלות. אם טמפרטורת הגידול הפנימית מתקרבת ל-48 מעלות, הסר את כף הרגל מהדוושה, ואפשר לטמפרטורה לרדת בחזרה.

ירידה זו בטמפרטורה אמורה להיראות בזמן אמת בגרף תצוגת הטמפרטורה לעומת הזמן. לאחר שטמפרטורת הגידול הפנימית ירדה לסביבות 43 מעלות, הפעל מחדש מתן לייזר באמצעות דוושת הרגל. הטמפרטורה צריכה להתחיל לעלות שוב מבלי לרדת מהטווח ההיפרתרמי.

המשך זאת על מחזור הלייזר כדי להבטיח שהגידול יישאר בטווח היפרתרמי. גרף תצוגת הטמפרטורה לעומת הזמן אמור להתחיל לשקף זאת על דפוס המחזור של הלייזר. לאורך כל התחזוקה של היפרתרמיה של הגידול, עקוב באופן רציף אחר טמפרטורת פני העור כדי להבטיח שהיא תישאר מתחת ל-50 מעלות צלזיוס.

לאחר חמש דקות של שמירה על היפרתרמיה, שחרר את דוושת כף הרגל כדי להפסיק את מתן הלייזר ואפשר לטמפרטורת הגידול הפנימית לרדת בחזרה לסביבות 37 מעלות צלזיוס. לאחר שהגידול חזר לטמפרטורה נורמלית, הסר את בדיקת ניטור הטמפרטורה ונגב את כל עודפי ג'ל האלוורה על פני הגידול. הסר את העכבר מהרדמת חרוט האף ועקוב אחר עוררות בעלי החיים לפני החזרה לכלוב לצורך התאוששות לאחר הליך, הנח את הכלוב חלקית על כרית חום כפי שמוצג כאן.

ודא שהעכברים חזרו להתנהגות רגילה לפני החזרתם למתקן הדיור שלהם. טבלה זו מספקת ערכי קרינה בוואט לסנטימטר בריבוע עבור הגדרות פלט זרם לייזר שונות במיליאמפר ומרחקי עבודה בסנטימטרים. טבלה זו משמשת לקביעת גובה הלייזר המתאים על סמך קוטר הקרן הנדרש לכיסוי פני הגידול ולהשגת קרינת מטרה של כ-1 וואט לסנטימטר מרובע.

ערכים מודגשים ירוקים בטבלה זו מציינים רמות קרינה אופטימליות ליד וואט לסנטימטר מרובע. איור זה מציג פרופילי טמפרטורת גידול פנימיים מייצגים לאורך זמן באלפיות שנייה שנרשמו על ידי בדיקת טמפרטורת הגידול הפנימית לאורך חשיפה של הגידול לאור קרוב לאינפרא אדום. איור A מציג את דפוס מחזור הלייזר המופעל בעכבר המוזרק ננו-מוט זהב הנדרש לשמירה על טמפרטורת הגידול הפנימית בטווח ההיפרתרמי.

הוא מדגיש את החשיבות של ניטור צמוד של טמפרטורת הגידול הפנימית ומחזור מתן הלייזר כדי לשמור על טווח היפרתרמי לאורך כל ההליך. איור B מראה את ההבדל הממוצע בטמפרטורת הגידול הפנימית בין עכברי זהב שהוזרקו לביקורת, או PBS שהוזרקו במהלך חמש דקות החשיפה לאור אינפרא אדום כמעט. ללא הזרקת ננו-מוטות זהב, גידולים החשופים לאור אינפרא אדום קרוב לא יתחממו לטווח היפרתרמי קל.

PBS הזריק גידולים בסביבות 39 עד 40 מעלות צלזיוס בניגוד לגידולים שהוזרקו על ידי ננו-רוד זהב המגיעים לטמפרטורות היפרתרמיות של 42 עד 48 מעלות. הטיפול ההיפרתרמי הממוקד שלנו בתיווך ננו-מוט זהב גורם להתכווצות נפח הגידול על פני מספר מודלים של סרטן שיקוף תוך 48 עד 72 שעות לאחר הטיפול. איור A מציג מדידות נפח גידול ב-4T1, מודל סרטן השד בעקבות טיפול היפרתרמי ממוקד בתיווך ננו-רוד זהב.

איור B מראה B16 F10, מודל מלנומה, ואיור C מראה CT26, מודל סרטן המעי הגס. הפחתה או האטה של צמיחת נפח הגידול תוך 48 עד 72 שעות לאחר הטיפול, מעידה על תוצאה חיובית. בעת ביצוע פרוטוקול זה, ניטור מדויק בזמן אמת של טמפרטורת הגידול הפנימית הוא חיוני כדי להבטיח השגת טווח היפרתרמי קל, וכי הטיפול ניתן באופן עקבי.

לאחר הליך זה, יש לבצע מדידות יומיות של נפח הגידול כדי לתעד שינויים בנפח הגידול. רגרסיה של הגידול תוך יומיים-שלושה היא אינדיקטור חיובי להצלחת הטיפול.