بخشی از مقاله
چکیده
سرطان یکی از عوامل مرگ و میر در جهان است. روشهای بسیاری برای درمان سرطان ارائه شده است، یکی از این روشها بیش گرمایش میباشد. در روشهای متداول بیش گرمایش، به سلولهای سالم نیز آسیب وارد میشود، اما با ترکیب نانوخوشه ها و امواج فراصوت امکان محدود سازی محل بیش گرمایش را میتوان فراهم ساخت - بیش گرمایش موضعی - . در این مقاله فرکانس مطلوب و قطر لازم نانو خوشهها جهت بهینه سازی بیش گرمایش مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
افزایش دمای تومور یا بیش گرمایش روشی مناسب برای درمان سرطان است. در اوایل قرن بیستم بیماری هایی مانند آرتریت, آسم و M.S بیماریهای عفونی همچون سیفلیس و سوزاک با استفاده
از بیش گرمایش درمان میشدند.[1] در بیش گرمایش دمای پایین - بین 37تا - 41/5 گرما باعث رشد سلول و نیز رشد و تکثیر تومور میشود. در بیش گرمایش کنترل نشده دما بالا - بیشتر از - 45 گرما بی هدف به سلولهای سالم وسرطانی آسیب وارد میکند.[2]علاوه بر اهمیت عمق نفوذ اشعه جهت تحت تأثیر قراردادن تعدادبیشتری از سلولهای سرطانی، فاکتور مهم دیگر غیر تهاجمی بودن سیستم است. متاستاسیس به دلیل انتقال تهاجمی گرما اتفاق میافتد و ممکن است با قطع جریان خون در رگها همراه شود.فراصوت یکی از روشهای مناسب برای بیش گرمایش غیر تهاجمی است.[3]دو روش بیش گرمایش وجود دارد، بیش گرمایش کلی [4] و بیش گرمایش موضعی - بافت خاصی از بدن - .[5] موضعی بودن نیز یکی دیگر از فاکتورهای مهم بیش گرمایش است.
در درمان سلولهای سرطانی با بیش گرمایش کلی دمای بالای 42 درجه خطرناک و مضر است.[1] تأثیر بیش گرمایش تابعی از دما و مدت زمان تابش است. اولین خواص درمانی بیش گرمایش بر پایه فیزیولوژیکال درمانی است - بیش گرمایش فیزیولاژیکالی - , که برای درمان انواع دردها و رگ به رگ شدن مورد استفاده قرار میگیرد. برای درمان چنین دردهایی باید دمای بیش گرمایش کمتر از 41 درجه باشد و به مدت 1 ساعت اعمال شود که منجر به افزایش جریان خون و افزایش سوخت ساز بدن میشود.[6]برای دماهایی بالاتر از 43 درجه سانتیگراد زمان اعمال تابش نصف میشود.[7] اکثر بافتهای معمولی بدن تحمل دمای 44 درجه به مدت یک ساعت را بدون آسیب کلی، دارا میباشند.[8] مکانسیم اصلی مرگ سلولیاحتمالاًبه دلیل غیر طبیعی شدن پروتئین میباشد که در دمای بالاتر از 41 درجه مشاهده شده است و منجر به تغییرات در ساختار چند مولکولی مانند اسکلت سلولی و غشاء و تغییر در مجموعهی آنزیمها برای تغییر یا تعمیر DNA میشود.[9]
محاسبه فرکانس تشدید مکانیکی نانو خوشهها:
جهت ساده سازی محاسبات هر نانو خوشه را در سلول واحد مربوطه در نظر گرفته و نیروهای اعمال شده را مورد بررسی قرار میدهیم. شکل 1- نمایی از بافت مغزیست که تومور سرطانی در آن رشد یافته است. با فرض اینکه دامنه ارتعاش هر نانو خوشه محدود به فاصله مکانی x شود، در آن صورت میتوان سلول واحدی در نظر گرفت که نانو خوشه به آزادی تحت تأثیر امواج فراصوت در آن ارتعاش نماید.میتوان مسئله را سادهتر کرد و به صورت یک نوسانگر ساده در نظر گرفت. نیروی وارده به نانو خوشه نیروی کششی از طرف تومور به نانوخوشه میباشد که شبیه به نیروی دراگ عمل مینماید.[10] بنابراین:
