طراحی، سنتز و کاربرد نانوذرات طلا در فتودینامیک تراپی
چکیده
امروزه تومورهای بدخیم و سرطان یکی از علت های عمده مرگ و میر در جوامع انسانی به شمار می روند. لذا روش های درمانی آن بسیار مورد توجه واقع شده است. از جمله این روش ها می توان فوتودینامیک تراپی، رادیوتراپی و فتوترمال تراپی را نام برد. توسعه های اخیر در علم نانو، کاربردهایی را بر پایه استفاده از نانومواد در درمان سرطان فراهم ساخته است. مهمترین این مواد در نانوپزشکی، نانوذرات طلا می باشد. نانوذرات طلا، توانایی اتصال قوی به مولکول ها مانند پروتئین ها، پپتیدها، آنتی بادی ها، الیگونوکلئوتیدها و غیره را دارند. از طرف دیگر، پورفیرین ها و ترکیبات تتراپیرولی مرتبط که موضوع بسیار مورد علاقه ای از اوایل قرن 19 می باشد، دانشمندان بسیاری را به دلیل اهمیت بیولوژیکی وسیع آن ها و خواص جذاب فیزیکی، شیمیایی و اسپکتروسکوپی به خود جلب کرده است. همچنین این ترکیبات به عنوان حساس کننده های نوری، به خاطر غیر سمی بودن و قرارگیری انتخابی در سلول های توموری، در درمان سرطان پرکاربرد می باشند. بنابراین، می توان با طراحی نانوذرات طلای مزدوج با فتوحسگرهای پورفیرینی و در نظر گرفتن اهمیت درمانی آن ها، راه های جدیدی را برای درمان بیماری های ناعلاج گشود. رساله حاضر به طراحی و سنتز نانوذرات طلا می پردازد و کاربرد آن ها را در سه نوع درمان سرطان مورد مطالعه قرار می دهد. هدف مطالعه حاضر، بررسی اثرات درمان فتودینامیک تراپی و رادیوتراپی در حضور نانوذرات طلای مزدوج با پروتوپورفیرین بر روی بقای سلول های سرطانی دهانه رحم می باشد. در این راستا نانوذرات طلا ابتدا با پروتوپورفیرین ix (ppix) و سپس به منظور هدفمندسازی موثرتر با اسید فولیک (fa) مزدوج می شوند. این نانوذرات طلا با قطر میانگین حدود 7 نانومتر ساخته می شوند. برای اتصال مولکول ppix و fa به سطح طلا، نانوذرات طلا با 6-مرکاپتو-1-هگزانول عامل دار شده اند. سپس از طریق واکنش جفت شدن، فتوحسگر و فولیک اسید به سطح نانوذرات طلا متصل می شوند و خصوصیات این ذرات توسط تکنیک های مختلف، بررسی می شوند. نتایج حاصله نشان می دهد که نانوذرات طلای مزدوج می توانند به عنوان حامل داروی بسیار موثر برای رساندن فتوحسگر به داخل سلول ها در جهت درمان سرطان معرفی گردند. به علاوه، امکان ایجاد شرایط هایپرترمیک در حضور نانوپوسته های طلا در یک فانتوم معادل بافت در عمق های مختلف، مطالعه و وابستگی افزایش دما با متغیرهای تعداد پالس، مدت زمان و جریان تابشی دیود لیزر برای ایجاد شرایط هایپرترمیک و تخریب نوری محاسبه می شود. همچنین در این رساله، روش های جدیدی برای تهیه تتراآریل پورفیرین ها معرفی می شود. موضوع اصلی در سنتز پورفیرین ها، آرایش استخلاف های گوناگون در یک الگوی ویژ? پیرامون آن می باشد. با وجود پیشرفت در زمینه روش های سنتزی، در اغلب روش ها پورفیرین ها با بازده کم و به همراه محصولات جانبی قیری شکل تولید می شوند. مشکل عمده وجود محصولات قیری، عدم امکان خالص سازی پورفیرین می باشد. همچنین شرایط حرارتی بالا در اکثر این روش ها، واکنش پیرول با بنزآلدهیدهای حامل استخلاف در موقعیت های ارتو و گروه های عاملی حساس را با شکست مواجه می کند. از این رو در مطالعه حاضر به ارائه روش های سنتزی کارآمد برای این دسته از ترکیبات پرداخته می شود. در این روش های نوین سنتزی، تتراآریل پورفیرین ها با بازده های بالا و خالص سازی راحت و به ویژه به همراه محصولات جانبی ارزشمند به دست می آیند. در این مطالعه، روش جدیدی برای تهیه مشتقات دی پیرومتان ها نیز معرفی می شود. دی پیرومتان ها حدواسط های حیاتی برای سنتز آنالوگ های پورفیرینی هستند که در شیمی، فیزیک، بیولوژی، طب و مهندسی استفاده می شوند. از این رو ارائه روش های سنتزی مناسب برای آن ها اهمیت به سزایی دارد. در راستای سنتز دی پیرومتان ها، مشتقات جدیدی از ترکیبات پیرولیزین-دی پیرول سنتز گردید. اهمیت دی پیرول ها با هسته پیرولیزینی در این است که می توانند به عنوان واحدهای ساختاری منحصر به فرد در فعالیت های بیولوژیکی مهم شرکت داشته باشند. به علاوه در این رساله، مطالعه بر روی طراحی و سنتز نانوذرات طلا، به دلیل کاربردهای گسترده آن ها در تشخیص بیماری، تصویربرداری، درمان، اپتوالکترونیک و ذخیره داده ها انجام شده است. نانوذرات طلا می توانند در دامنه ای از شکل ها و اندازه های مختلف، سنتز شوند. در اغلب روش های سنتزی گزارش شده، از مواد پرخطر شیمیایی استفاده می شود. این مواد نقش مهمی در کنترل اندازه، شکل و پایداری کلوئیدی نانوذرات ایفا می کنند. در مطالعه حاضر، به منظور تهیه نانوذرات طلا تلاش در جهت استفاده از واکنشگرهای جدید و سازگار با محیط زیست شده است. در این روش ها با انتخاب مناسب عامل کاهنده و همچنین عامل پوشاننده، سرعت نسبی میان هسته زایی و رشد کنترل می شود و نانوذرات طلا با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوت سنتز می گردند.