플라즈모닉 광열 암 치료: 광열 온도 분포 시각화를 위한 나노 입자 내장 종양 조직 모방 팬텀

연구 범위는 기본적으로 종양 조직을 개발하고 수치 시뮬레이션을 검증하기 위한 플라즈몬 광열 암 치료용 팬텀을 만드는 것뿐만 아니라 치료 결과를 평가하기 위한 생체 내 실험에 대한 치료 매개변수를 지정하는 것입니다. 이 프로토콜은 플라즈몬 광열 요법에 대한 수치 모델링과 실험적 검증 간의 격차를 해소할 뿐만 아니라 임상 번역 전 생체 내 평가를 위한 치료 매개변수 추정을 제공합니다. 이 프로토콜은 열전대 모니터링과 함께 아가로스 팬텀을 사용하여 고형 종양에 대한 플라즈몬 광열 상호 작용에 대한 비용 효율적인 평가를 제공하므로 생체 내 테스트에 대한 동물의 필요성을 최소화합니다.

팬텀 기반 평가를 통해 시뮬레이션을 검증하여 치료 정확도를 개선하고 나노 입자 농도 및 반복 설정과 같은 매개변수를 조정하여 안전하고 효과적인 플라즈몬 광열 암 치료를 지원할 수 있습니다. 앞으로는 멜라닌, 헤모글로빈, 혈류와 관련된 팬텀을 만드는 보다 사실적인 종양 조직을 개발하고자 합니다. 또한, 우리는 큰 종양에 대한 다중 부위 주사를 탐구하고자 합니다.

먼저 CAD 소프트웨어를 사용하여 3차원 모델을 설계합니다. New(새로 만들기)를 클릭한 다음 Create(생성)를 클릭하여 속이 빈 원통형 금형을 설계합니다. 문서 설정을 누르고 단위를 선택하여 단위를 밀리미터로 변경합니다.

내경이 40mm이고 높이가 12mm인 원통형 주형과 두 개의 견고한 원통형 마스킹 주형을 설계합니다. 생성된 G 코드를 사용하여 폴리락트산 필라멘트가 있는 3D 프린터를 사용하여 금형을 인쇄합니다. 용액 1을 준비하기 위해 비커에 0.35ml의 탈이온수에 33.18g의 아가로스를 첨가합니다.

수분 손실을 방지하기 위해 비커를 알루미늄 호일로 덮으십시오. 용액이 투명해질 때까지 저으면서 섭씨 120도의 핫 플레이트에 있는 비커를 가열합니다. 그런 다음 핫플레이트 온도를 섭씨 60도로 낮추고 용액을 15분 동안 식힙니다.

교반하는 동안 1.82ml의 지질 용액을 넣고 계속 혼합합니다. 용액 2의 경우 비커에 45ml의 탈이온수에 45mg의 아가로스를 넣고 1.18ml를 알루미늄 호일로 덮습니다. 앞에서 설명한 바와 같이 용액을 가열 및 냉각한 후 교반하면서 106.2마이크로리터의 지질 용액과 3.21ml의 금 나노로드 현탁액을 첨가합니다.

용액 2를 사용할 때까지 섭씨 60도에서 계속 저어주면서 보관하십시오. 용액 3을 준비하려면 비커에 2.44ml의 탈이온수에 25mg의 아가로스를 넣고 알루미늄 호일로 덮습니다. 용액을 가열하고 냉각하십시오.

그런 다음 59도에서 교반하면서 60마이크로리터의 지질 용액을 추가합니다. 종양 조직 모방 팬텀을 준비하려면 먼저 원통형 주형의 바닥을 파라 필름으로 밀봉하십시오. 마스킹 몰드를 중앙에 놓습니다.

IT 팬텀을 준비하기 위해 용액 1을 마스킹 금형의 상단 표시까지 원통형 금형에 붓습니다. 응고 후 마스킹 주형을 제거하여 종양 부위에 대한 캐비티를 만듭니다. 다음으로, 캐비티에 용액 2를 채우고 응고시킵니다.

그런 다음 용액 1을 팬텀 상단에 추가하고 완전히 응고되도록 합니다. IV 팬텀을 준비하려면 더 작은 마스킹 몰드를 삽입하고 그 주위의 캐비티를 용액 2로 채웁니다. 응고 후 더 작은 금형을 제거하고 나머지 캐비티를 용액 3으로 채웁니다.

용액 1을 맨 위에 추가하고 완전한 응고를 허용합니다. 다음으로, 길이에 맞게 절단된 일부 유리 모세관 내에 열전대를 삽입합니다. 지정된 방사형 및 축 위치에서 팬텀에 구멍을 뚫습니다.

모든 열전대가 제자리에 놓이면 후속 NIR 적외선 조사를 위해 팬텀을 유리 페트리 접시에 조심스럽게 놓습니다. 팬텀 상단 표면의 중앙 영역이 NIR 적외선 광원의 광섬유 팁에 수직이고 축 방향으로 정렬되도록 유리 페트리 접시를 배치합니다. 그런 다음 데이터 수집 시스템을 컴퓨터에 연결하고 랩 뷰 소프트웨어를 실행합니다.

NIR 적외선 광원을 켜고 소프트웨어의 재생 버튼을 눌러 온도 데이터 기록을 시작합니다. 어두운 방에서 20분 동안 팬텀을 조사합니다. 그런 다음 NIR 광원을 끄고 기록을 중지합니다.

이제 기록된 평균 온도 대 시간 데이터를 플롯한 다음 모든 열전대 위치에서 시뮬레이션된 온도에 대한 평균 실험 온도를 플롯합니다. 금 나노막대 포매 종양 조직 팬텀의 IT 분포에서 온도 상승은 IV 분포에서 산란이 증가했기 때문에 IV 분포보다 높았습니다. 최대 온도 상승은 0 3 열전대 위치에서 IT 분배의 경우 약 섭씨 11도, IV 분포의 경우 섭씨 6도였습니다.

종양내 및 정맥내 분포에 대한 최대 제곱근 평균 오차는 각각 섭씨 2.10도와 1.94도였다.