طراحي، ساخت و مشخصه يابي داربست پليمري حاوي نانوپروب طلا جهت تشخيص و درمان سرطان استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي فناوري نانو

دكتري

مواد مورد استفاده در تشخيص و درمان سرطان با پيشرفت‌هاي روزافزون همراه است و نانوپزشكي، انقلابي در اين حوزه ايجاد كرده است. استئوساركوم، شايع‌ترين تومور بدخيم استخوان در كودكان و نوجوانان، با محدوديت‌هايي در روش‌هاي درماني مرسوم به دليل عوارض جانبي و مقاومت دارويي روبرو است. پژوهش حاضر يك ابزار نانوپروب ترانوستيك شامل هسته پلاسمونيك طلا با پوشش پليمري و داروي شيمي‌درماني براي درمان هدفمند و تصويربرداري هم‌زمان سرطان استخوان معرفي مي‌كند. در فاز اول، شبيه‌سازي عددي براي بررسي اثرات شكل و اندازه نانوساختارهاي طلا بر الگوهاي دمايي حاصل از فرايند نورگرما درماني انجام شد و طبق نتايج، نانوميله‌هاي طلا با نسبت ابعادي متوسط 3/0±4 و تشديد پلاسمون سطحي طولي 810 نانومتر به‌عنوان نانوساختار بهينه انتخاب شد. در فاز دوم، نانوميله‌هاي طلاي بهينه به روش رشد با استفاده از بذر سنتز شده و سپس با پلي‌اتيلن گليكول(PEG) اصلاح و با داروي ضد سرطان دوكسوروبيسين (DOX) بارگذاري شد. بارگذاري موفق DOX با تغييرات شيميايي سطح نانوذرات تأييد و ظرفيت بارگيري دارو حدود 1/1±1/86 درصد اندازه¬گيري شد. در فاز سوم، عملكرد زيستي نانوميله‌هاي اصلاح‌شده و بارگذاري‌شده با دارو در سه غلظت 10، 20 و 40 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر بررسي شد. نتايج نشان داد كه دماي نانوذرات اصلاح سطح شده (5±55 درجه سانتي‌گراد) نسبت به دماي انواع اصلاح‌نشده (10±70 درجه سانتي‌گراد)، افزايش كمتري دارند و ميزان رهايش دارو تحت تأثير دو محرك pH محيط و تابش ليزر، پس از 72 ساعت به 10±90 درصد رسيده است. تركيب فرايند نورگرما ¬درماني و شيمي‌درماني در غلظت‌هاي 20 و 40 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر، با مرگ سلولي بيش از 40 درصد، بالاترين اثربخشي را نشان داد . قابليت تصويربرداريMicro-CT نانوپروب¬هاي طلا، با واحد هاونسفيلد 325 تأييد شد. در بخش مهندسي بافت، از پليمر پلي‌لاكتيك گليكوليك اسيد(PLGA) به‌عنوان پايه استفاده شد و تركيبات آن با پليمرهاي پلي¬كاپرولاكتون (PCL)، پلي¬لاكتيك اسيد (PLA) و پلي¬يورتان (PU) بررسي گرديد. تركيبPLGA/PLA ، با خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوب¬تر، به‌عنوان گزينه بهينه شناسايي شد و داربست¬هاي مورد نظر از اين تركيب به روش چاپ سه¬بعدي بر پايه اكستروژن ساخته شد. متغيرهاي چاپ سه‌بعدي براي ساخت داربست‌هاي بهينه شده عبارت¬اند از سرعت 50 ميلي‌متر بر دقيقه، قطر نازل 4/0 ميلي‌متر، و تخلخل 70 درصد. تحليل و مقايسه ارزيابي‌هاي ساختاري، مكانيكي و زيستي روي داربست‌هاي كنترل (PLGA/PLA)، هدف-1 (حاوي نانوپروب طلا) و هدف-2 (حاوي نانوپروب طلا و پوشش هيدروژلي كيتوسان) انجام شد. داربست كنترل داراي منافذ يكنواخت و متصل با ابعاد حدود 100 ± 700 ميكرومتر بود، درحالي‌كه در داربست هدف-1، حضور نانوپروب طلا باعث افزايش زبري سطحي و كاهش ابعاد منافذ به 150 ± 400 ميكرومتر شد. داربست هدف-1 با استحكام فشاري حدود 57 مگاپاسكال و مدول فشاري بالا، بهترين عملكرد مكانيكي را نشان داد، درحالي‌كه داربست هدف-2 به دليل پوشش كيتوسان و جذب آب، استحكام كمتري (در حدود 45 مگاپاسكال) داشت اما انعطاف‌پذيري بيشتري در حدود 48 درصد ارائه كرد. داربست‌هاي هدف همچنين عملكرد نورگرمايي مؤثري داشتند و دماي مركزي آن‌ها به 2±48 درجه سانتي‌گراد رسيد. رهايش داروي كنترل‌شده در پاسخ به pH و تابش ليزر نيز عملكرد مطلوبي نشان داد. روش‌هاي درماني تركيبي، زنده‌ماني سلول‌هاي MG63 را به كمتر از 20 درصد كاهش دادند، كه بيانگر كارايي بالاي اين روش در القاي مرگ سلولي در سلول‌هاي سرطاني استخوان است. يافته‌هاي اين پژوهش مي‌تواند گامي در راستاي توسعه روش‌هاي نورگرما درماني، دارورساني هدفمند و تصويربرداري براي درمان سرطان استخوان باشد.

233335

نانومواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان