توصيفگر ها :
فتوترمال درماني , حساسيت كننده پرتوي , دارورساني هوشمند , بيسموت دوبعدي
چكيده فارسي :
درمان سرطان يكي از چالش¬هاي اصلي در پزشكي در قرن بيست و يكم است. باتوجه به مزايا و معايب روش¬هاي درماني مختلف و پيچيدگي ساختار تومور، استفاده از روش¬هاي تركيبي براي درمان سرطان پيشنهاد شده است. استفاده از نانوذرات بر پايه عنصر بيسموت به دليل عدد اتمي بالا و زيست سازگاري، امكان بهره¬گيري از قابليت درمان تركيبي را فراهم خواهد آورد. در اين مطالعه نانوصفحات بر پايه بيسموت دوبعدي با قابليت حساسيت كننده پرتوي، فتوترمال و دارورساني هوشمند مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا نانوصفحات بيسموت دوبعدي با استفاده از روش نوين بر پايه بروهيدريد سديم، توئين 20 و تحت اولتراسونيك (400 وات) به مدت 2 ساعت تشكيل شد. در اين روش اعمال اولتراسونيك در اسيديته بازي (12=pH) منجر به ورود مولكول¬هاي بروهيدريد در ميان صفحات بيسموت توده¬اي مي¬شود و افزودن اسيدسولفوريك سبب توليد هيدروژن طي تجزيه بروهيدريد در محيط اسيدي مي¬شود. گازهاي هيدروژن توليد شده در ميان صفحات نيروي كافي براي غلبه بر پيوندهاي كووالانسي بين صفحات را فراهم آورده و منجر به ورقه سازي مي¬شود. صفحات با روش¬هاي ميكروسكوپ الكتروني عبوري(TEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري با رزولوشن بالا(HR-TEM)، پراش اشعه ايكس(XRD)، طيف سنجي رامان و طيف سنجي فرابنفش(UV-VIS) انجام شد. نانوصفحات در ابعاد 40-60 نانومتر و صخامت 1-3 لايه اتمي به دست آمد. سطح نانوصفحات با استفاده از تيوگلايكوليك اسيد اصلاح شد و با استفاده از آناليز طيف سنج مادون قرمز تبديل فوريه(FT-IR) و اندازه گيري زتا مشخصه يابي شد. اصلاح سطح موجب افزايش ظرفيت بارگزاري داروي ميتومايسين سي به ميزان 35/274 % شده و همچنين مانع از رهايش انفجاري آن شده است. با كاهش pH محيط، رهايش دارو از 1/45% به 8/69% افزايش يافت كه بيانگر حساسيت سيستم دارورساني به محرك بيروني است. با استفاده از ليزر با طول موج 1064 نانومتر، دماي محلول حاوي نانوذرات به غلظت 100 ميكروگرم بر ميلي ليتر به ميزان 9/24 درجه سانتي گراد افزايش يافت كه بيانگر بازده تبديل 4/51% است. هم افزايي ميان روش¬هاي مختلف حساسيت زاي پرتوي، فتوترمال درماني و دارورساني با استفاده از روش هاي فلوسايتومتري، بيان ژن هاي كاسپاز 3 و 8 و قابليت تشكيل كلوني بررسي شد. باتوجه به نتايج به دست آمده مي¬توان از نانوصفحات بيسموتن اصلاح شده به عنوان بستري براي درمان چندگانه و تصويربرداري استفاده كرد. در بخش دوم پژوهش براي بهبود خواص فتوترمال و دارورساني، هتروساختار بيسموتن-اكسيد گرافن كاهش يافته ساخته شد. هتروساختار توسط پراش اشعه ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ الكتروني عبوري با رزولوشن بالا، طيف سنجي فرابنفش، طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ انجام شد. هتروساختار سبب افزايش ظرفيت بارگزاري در نسبت دارو به نانوذرات 1-4 شد و پس از افزايش به حالت ثابت نزديك شد. هتروساختار بيسموتن-اكسيد گرافن كاهش يافته قابليت دارورساني حساس به pH و ليزر 1064 نانومتر را از خود نشان داد. در مجموع نانوصفحات بيسموتن قابليت درمان تركيبي حساسيت پرتوي، فتوترمال و دارورساني سلول¬هاي سرطان سينه را داراست. همچنين اصلاح سطح نانوصفحات بيسموتن توسط تيوگلايكوليك اسيد و ساخت هتروساختار اكسيد گرافن كاهش يافته-بيسموتن منجر به افزايش ظرفيت بارگزاري دارو شده است.
چكيده انگليسي :
Cancer treatment is among the main challenges of medicine in 21 century. Due to advantages and disadvantages of various therapies and complexity of tumor structure, utilizing combination therapy for cancer therapy was proposed. Nanoparticles based on Bismuth are capable to act as combination therapy agent, owing to high-Z atomic number and biocompatibility. In current study, a new remotely controlled drug delivery, radio-sensitizing, and photothermal therapy agent based on thioglycolic acid modified bismuth nanosheets was thoroughly evaluated. Bismuth nanosheets were synthesized using sodium borohydride (NaBH4) and Tween 20 through low energy (400 W) sonication within 2 h. In this method, application of ultrasonic in basic pH(pH=12), mediated the entrance of borohydride molecules among the atomic layers of bulk Bismuth and sulfuric acid addition brought hydrogen gas production as result of borohydride dissociation. As-produced hydrogen gas between atomic layers provides the sufficient force to dominate covalent bonds. The morphological and structural characteristics of the nanosheets were studied using transmission electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and ultraviolet spectroscopy. The resultant nanosheets were 40-60 nm in size and 1-3 atomic layers in thickness The surface of the nanosheets was modified using thioglycolic acid and was characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR) and Zeta-potential. Surface modification has enhanced the Mitomycin C loading capacity to 274.35% and circumvented the burst drug release due to the improved electrostatic interactions. At pH 7.4 and 5.0, the drug release was significantly boosted from 45.1 to 69.8%, respectively. Thioglycolic acid modified bismuth nanosheets under 1064 nm laser irradiation possessed photothermal conversion efficiency of η=51.4%, enabling a temperature rise of 24.9 ºC at 100 μg/ml in 5 min. The combination of drug delivery, photothermal therapy, and radio-sensitization greatly damaged the MDA-MB-231 cells through apoptosis and diminished their colony forming. Next, to improve the photothermal properties and drug delivery, bismuthene-reduced graphene oxide heterostructure was synthesized. The heterostructure was determined by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, ultraviolet spectroscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. The heterostructure caused an increase in the loading capacity in the ratio of drug to nanoparticles 1-4 and after the increase, it approached the steady state. The reduced bismuthene-graphene oxide heterostructure showed the ability of sensitive drug delivery to pH and 1064 nm laser. In overall, Bismuthene nanosheets are capable to combination therapy of radiosensitizing, photothermal and drug delivery for combating breast cancer cells. Also, surface modification of Bismuthene nanosheets using thioglycolic acid and reduced graphene oxide-Bismuthene have increased the drug loading capacity.