Wavelength dependent photothermal conversion efficiency of photosensitizers for photothermal therapy
Fotosensitizörlerin fototermal terapi için dalgaboyuna bağlı fototermal dönüşüm verimliliği
- Tez No: 731003
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Biophysics, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Kanser tedavisi, kanserin Dünya çapındaki en ölümcül ikinci hastalık olmasından dolayı, en önemli bilimsel araştırma alanları arasında yer almaktadır. Gelecekteki kanser tedavileri için güçlü potansiyele sahip birçok tedaviden bir tanesi, kanser hücrelerinin ısınma sonucunda yok edilmesini sağlayan fototermal terapidir (PTT). Işık ile uyarılan nanoparçacıklar, hem ısınma etkisi oluşturabildiklerinden, hem de belirli kanser dokularını hedef alarak kemoterapi ilaçlarını bu dokulara taşıyabildiklerinden, (PTT) için popüler fotosensitizörler haline gelmiştir. Nanoparçacıkların fototermal dönüşüm verimliliği, PTT'de terapötik kullanımlarının değerlendirilmesinde kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, çözelti içerisindeki nanoparçacıkların fototermal dönüşüm verimliliğinin belirlenmesini sağlayan bir kolorimetrik yöntem geliştirilmiştir. Gümüş sülfür-glutatyon kuantum noktaları (Ag2S-GSH QD'ler) içeren bir çözelti küvet içerisine konmuş, odaklanmış sürekli dalga lazer hüzmesi ile uyarılmış ve elde edilen en yüksek sıcaklık artışı kızılaltı kamera ile ölçülmüştür. Verilerin analizi için kendine özgü (intrinsic) ve dış (external) verim olmak üzere iki ayrı dönüşüm verimi tanımlanmış ve nanoparçacıkların oluşturduğu ısıtma gücü, sırasıyla soğurulan ve gelen optik güç ile ilişkilendirilmiştir. Dalgaboyu ayarlanabilen Ti3+:safir lazeri ile yapılan ölçümler, Ag2SGSH QD'lerin kendine özgü fototermal dönüşüm verimliliğinin 720−810 nm dalga boyu aralığında %91'i aştığını göstermiştir. Bu tez çalışmasında geliştirilen yöntem, ayrıca poli akrilik asit (PAA) kaplı süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklarının (PAA/SPION'lar) analizinde kullanılmış ve kendine özgü fototermal dönüşüm verimi 810 nm'de %83.4 olarak belirlenmiştir. 640nm'de, 600 µg/ml demir içeren PAA/SPION'ların, sırasıyla %76 ve %63'lük kendine özgü ve dışsal fototermal dönüşüm verimliliğine sahip olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında geliştirilen deneysel yöntem, fototermal terapi uygulamaları için elverişli nanoparçacıkların değerlendirilmesinde kullanılabilecektir. Ek olarak yapılan in vitro deneylerde, Ag2S-GSH Herceptin QD'ler, tümör (SKBR3) ile büyütülen farelere enjekte edilmiştir. Cisplatin, QD'ler ile kemoterapötik ilaç olarak kullanılmıştır. Hem Cisplatin hem de Ag2S-GSH Herceptin QD'ler fareye deri altından enjekte edilmiş ve farklı derişimlerin (10 mg/kg ve 20 mg/kg) etkisi incelenmiştir. Fareler daha sonra 793 nm'de fiber aktarmalı diyot lazeri ile uyarılmıştır. 10 mg/kg derişimde QD'ler 6.2°C sıcaklık artışı sağlarken, 20 mg/kg derişimde QD'ler, 1.49 W/cm2 lazer ışınım şiddeti kullanıldığında, yaklaşık 9°C'lik bir sıcaklık artışı sağlamıştır. Lazer gücü değiştirilerek, sıcaklık artışının lazer şiddetine olan bağımlılığı da araştırılmıştır. Buna göre, 20 mg/kg derişimde Ag2S-GSH Herceptin QD enjekte edilen farede, lazer ışınım şiddeti 1.59 W/cm2'ye çıkarılıp 10 dakika süreyle uygulandığında, 15°C'lik sıcaklık artışı gözlenmiştir. Özetle, sunulan tez çalışmasında, Ag2S-GSH Herceptin QD'lerin deri altına enjekte edilen tümör taşıyan farelerde oluşturduğu sıcaklık artışı incelenmiş, nanparçacıkların fototermal dönüşüm verimliliğini belirlemek için yeni bir sistematik yöntem geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, cancer treatment is one of the most important research fields since it is the second most lethal disease worldwide. Among the current treatment methods that have strong potential for future cancer therapies is photothermal therapy (PTT). Nanoparticles have become popular photosensitizers for photothermal therapy (PTT), as they can be targeted to specific cancer tissues and deliver a chemotherapeutic drug, providing a multimodal therapeutic approach. Photothermal conversion efficiency of nanoparticles is critical in the assessment of their therapeutic use in PTT. In this thesis, we describe an accurate calorimetric method for the determination of the photothermal conversion efficiency of nanoparticles in solution. A tightly focused continuous wave laser beam was used to irradiate a cuvette containing a solution of silver sulfide-glutathione quantum dots (Ag2S-GSH QDs), and the maximum steady-state temperature rise was measured with an infrared camera. The data were analyzed using two different photothermal conversion efficiencies, the intrinsic and external conversion efficiencies, to relate the induced heating power of the nanoparticles to the absorbed and incident optical powers, respectively. Measurements with a tunable Ti3+:sapphire laser showed that the intrinsic photothermal conversion efficiency of Ag2SGSH QDs exceeded 91% over the 720−810 nm wavelength range. The method was also used to analyze poly (acrylic acid)-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (PAA/SPIONs), and the intrinsic photothermal conversion efficiency was determined to be 83.4% at 810 nm. At 640nm, PAA/SPIONs with 600 µg/ml of iron had intrinsic and extrinsic photothermal conversion efficiency of 76% and 63%, respectively. This approach is useful for the evaluation of various potential nanoparticles for photothermal therapy applications. In additional in vivo experiments, Ag2S-GSH Herceptin QDs were injected into mice grown with tumor SKBR3. Cisplatin was used as chemotherapeutic drug with the QDs. Both Cisplatin and Ag2S-GSH Herceptin QDs were injected subcutaneously into the mouse and investigated for different drug dozes of 10 mg/kg and 20 mg/kg. The mice were then irradiated with a fiber-coupled diode laser at 793 nm. 10 mg/kg of QDs gave 6.2℃ temperature rise whilst 20 mg/kg of QDs raised the surface temperature by almost 9 ℃ at 1.49 W/cm2 of laser intensity. When the laser intensity was increased to 1.59 W/cm2 and applied for 10 minutes, the temperature rise was recorded as 15℃. The experimental methods described in this thesis work should be useful in the characterization of new potentially important nanoparticles for photothermal therapy applications.
Benzer Tezler
- ALA-mediated photodynamic therapy and delivery of genes by novel polymers
ALA-aracılı fotodinamik terapi ve genlerin özgün polimerler ile taşınması
GÖZDE DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve TeknolojisiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Investigation of the Photothermal Heating Potential of Small Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles
Küçük süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkların fototermal ısınma potansiyellerinin incelenmesi
KÜBRA BİLİCİ
Doktora
İngilizce
2019
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Absorption, luminescence, and scattering of single nano-objects
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA YORULMAZ
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversiteit LeidenPROF. DR. MICHEL ORRIT
DR. ALEXANDER GAIDUK
- HO:YAG lazer tasarımı ve böbrek taşı kırma uygulaması
HO:YAG laser design and it's application for kidney stone fragmentation
MUHAMMAD IRFAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF DEMİR
- Green diode pumping of femtosecond Ti3+:sapphire lasers and the first demonstration of 2.3-µm laser operation in trivalent thulium-doped KY3F10 and BaY2F8 fluoride crystals
Başlık çevirisi yok
ABDULLAH MUTİ
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU