بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
خواص اپتيکي نانوذرات کروي طلاوکاربردآن درتشخيص و درمان سرطان
چکيده - در اين مقاله به نقش مهم الکترو مغناطيس کلاسيک در بررسي برهمکنش امواج الکترو مغناطيسي با نانو ذرات فلزي وپيش بيني خواص اپتيکي آن پرداخته ايم و نتايج اين تکنيک را در بررسي سطح مقطع هاي اپتيکي و فرکانس تشديدي پلاسمون هاي سطحي نانو ذرات طلا که نقش مهمي در تشخيص و درمان سرطان دارند بررسي ميکنيم .
کليد واژه: سطح مقطعجذب -سطح مقطعپراکندگي -نانو ذرات فلزي
مقدمه
با پيشرف هايي که در زمينه نانو تکنولوژي حاصل شده، اميد هاي نويد بخشي در تشخيص و درمان سرطان فراهم آمده است . نانو ذراتي که در تشخيص و درمان اين بيماري بکار مي روند عمدتا نانو ذرات طلا، در اشکال کروي ، ميله اي و پوسته اي، و نانو تيوب هاي کربني مي باشند. تشديد پهالاي ممورنئيهاينزدسيطک ح فيروايسن رخنانروخذمرايتددهرد نابه حيعه بارطتويل ذمراوت در اين ناحيه داراي ضريب جذب و پراکندگي خيلي بالايي هستند، که مي توان از خاصيت جذب در درمان و از خاصيت پراکندگي در تشخيص سرطان استفاده کرد.. در اين ميان نانو ذرات کروي ، پوسته اي و ميله اي بدليل سازگاري خوب زيستي ، سنتز آسان و پيوستگي مناسب با انواع مولکولهاي زيستي ليگاند، ذرات مناسب تري مي باشند. روند کار به اين صورت است که پس از سنتز نانو ذرات آنها را با آنتي بادي هايي چون anti-EGFR ترکيب کرده و روي بافت سرطاني کشت مي دهند. وجود آنتي بادي مذکور سبب مي شود که درصدبيشتري از نانو ذرات به سطح سلولهاي سرطاني بچسبند. در نتيجه مي توان از جذب و پراکندگي بالاي اين نانو ذرات در طول موج تشديدي پلاسمون هاي سطحي در تصوير برداري و فتوترمال تراپي سلول هاي سرطاني بهره گرفت . در ادامه ليزري که طول موج آن منطبق بر طول موج تشديدي پلاسمون هاي سطحي ذرات مي باشد به بافت تابانده مي شود. تخريب سلول هاي بدخيم ، بدليل جذب بالاي نانو ذرات و در نتيجه گرم شدن سلول سرطاني زودتر انجام مي شود. و درصد تخريب سلول هاي سالم در اثرفوتوترمال تراپي بطور چشمگيري کاهش مي يابد. براي تابش مستقيم نور ليزر به بافت سرطاني در بدن لازم است که در ناحيه نزديک فروسرخ باشد، تا مقدار خاموشي نور توسط بافت هاي سر راه کمترين مقدار را داشته باشد .
روش تحليل مسئله
بي شک بررسي خواص اپتيکي نانو ذرات نياز به تحليل هاي کوانتومي دارد.ولي در مورد نانو ذرات فلزي استفاده از الکترومغناطيس کلاسيک و نظريه الکترون آزاد به نتايجي درست و منطبق برتجربه مي انجامد، که مي توان از آن در جهت پيش بيني خواص اپتيکي نانو ذرات فلزي بهره گرفت .[٢] معادله ديفرانسيل نهايي نتيجه شده از معادلات ماکسول براي برهمکنش يک موج الکترومغناطيسي مسطح تکفامبا [1] يک ذرهبا شکل واندازه دلخواه بصورت زير مي باشد:
به ترتيب ضريب شکست محيط و ذره و VINT حجم درون ذره و VEXT فضاي اطرف مي باشد. سه مقطع موثر اپتيکيجذب Cabs ، پراکندگي و خاموشي cext که از معادلات بالا نتيجه مي شود، توصيفي جامع از برهمکنش موج با ذره و خواص اپتيکي آن ارئه مي دهد. روشهاي متعددي بسته به شرايط ذره براي حل معادله بالا وجود دارد. اگر ذره کروي ،همگن و همسانگرد باشد از روش تحليلي Lorenz-Mie استفاده مي شود. در مورد نانوذرات غير کروي روشهاي عددي مختلفي وجود دارد که در اين ميان روش Discrete Dipole Approximation (DDA)يکي از قويترين و انعطاف پذيرترين روش ها براي محاسبه خواص اپتيکي نانو ذرات با اشکال مختلف مي باشد .
خواص اپتيکي نانو ذرات فلزي نجيب
نانو ذرات فلزي نجيب بدليل پتانسيل کاربرد در زمينه هاي متنوعي چون موج برها،مدارات نوري،حس گرهاي شميايي زيستي ، تصويربرداري هاي سلولي زيستي و فوتوترمال تراپي بيشاز ساير نانو ذرات مورد توجه مي باشند.پايه و اساس تمام اين کاربرد ها تشديد پلاسمون هاي سطحي نانو ذرات فلزي در اثر برهم کنش با موج الکترومغناطيسي مي باشد.اگر فرکانس موج فرودي منطبق بر حرکات همدوس الکترونهاي آزاد فلزي باشد، تحريک دسته جمعي الکترونهاي نوار رسانش پديد مي آيد و در نتيجه ي اين امر، مقادير ضرايب جذب و پراکندگي در بيشينه ترين مقدار خود قرار مي گيرند. تشديد پلاسمونهاي سطحي نانو ذرات فلزي نجيب در فرکانسهاي نوري اتفاق مي افتد، در نتيجه اين ذرات داراي پراکندگي و جذب فوق العاده زياد در طول موجهاي مرئي مي باشند، که اين دليل اصلي کاربردهاي مذکور براي آنها مي باشد. cab,csca، lmax و cext به اندازه ، شکل و جنس ذره وويژگي هاي محيط اطراف وابسته است . نکته بسيار مهم اين است که در مقياس نانو، اين وابستگي به شکل و اندازه شديدا افزايش مي يابد.[٤] و از آنجا که امروزه قابليت کنترل اندازه و شکل نانو ذرات وجود دارد مي توان از اين خصوصيت در جهت افزايش بازدهي در کاربرد مورد نظر استفاده کرد.
نانوذرات کروي طلا
