تاثیر زمان تابش لیزر بر درمان سرطان مغز با شیوه غیرتهاجمی و انتخابی فتوترمال با لیزر دیودی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اپتیک و لیزر، دانشکده فیزیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 گروه فیزیک ماده چگال، دانشکده فیزیک، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران

چکیده

سرطان مغز یکی از مهمترین سرطان‌هایی است که نیازمند یافتن روش‌های غیرتهاجمی موضعی برای درمان آن است. افزایش موضعی دمای ناحیه تومور با برهمکنش نور لیزر با نانوذرات می‌تواند به عنوان یک راهکار مناسب برای درمان این سرطان مورد بررسی قرار بگیرد. در این مقاله تاثیر زمان تابش لیزر دیودی پیوسته 793 نانومتر با توان 1 وات و توزیع فضایی گوسی باریکه لیزری بر فرایند درمان تومور مغزی با قطر و ضخامت به ترتیب 10 و 3 میلی متر به صورت عددی و با روش اجزای متناهی (FEM) مورد بررسی قرار می‌گیرد. تومور مغز با نانومیله‌های طلا انباشته شده است. نتایج حاکی از تاثیر زیاد زمان تابش بر دما، کسر نکروز در نقاط مختلف بافت سالم و سرطانی مغز و در نتیجه موفقیت درمان دارد که به دلیل تاثیر زمان تابش لیزر بر دز گرمایی دریافتی توسط سلول‌های سرطانی در نواحی مختلف است. نتایج نشان می‌دهد که دما و کسر تخریب در نقاط مختلف به دلیل جذب نور در راستای انتشار و توزیع فضایی (گوسی) باریکه لیزری متفاوت است. همچنین، درمان انتخابی سرطان مغز با شیوه درمان فوترمال با لیزر امکانپذیر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of the laser exposure time on brain cancer treatment by a non-invasive and selective photothermal method using a diode laser

نویسندگان [English]

  • Maryam Aliannezhadi 1
  • Parisa Beheshti Gozal Abad Sofla 2
  • Amir Ali Masoudi 2
1 Faculty of Physics, Semnan University, PO Box: 35195-363, Semnan, Iran
2 Department of Condensed matter Physics, Faculty of Physics, Alzahra University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Brain cancer is one of the most important cancers with needing to find non-invasive local methods for its treatment. Increasing the local temperature of the tumor area by the interaction of laser light and nanoparticles can be considered as a suitable solution for cancer treatment. In the paper, the effect of 793 nm continuous diode laser irradiation with a power of 1W and gaussian laser-beam profiles on the treatment of brain tumor with a diameter and thickness of 10 and 3 mm respectively is numerically investigated by the finite element method (FEM). The brain tumor is accumulated with gold nanorods. The results indicate that the exposure laser time has a significant effect on the temperature, the fraction of necrotic tissue in different positions of the tumor and healthy tissue, and therefore on the success of the treatment, which is due to the effect of the laser radiation time on the received heat dose by the cancer cells in different areas. The results show that the temperature and fraction of necrotic tissue are different in different positions due to the light absorption in the direction of propagation and also the distribution (Gaussian) of the laser beam profile. Also, selective treatment of brain cancer is possible with photothermal laser treatment using a diode laser and gold nanorods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cancer treatment
  • Gold nanorods
  • Laser and nanoparticles interactions
  • Metal nanostructures
  • Photothermal therapy (PTT)

مراجع

 
[1] H. Sung, J. Ferlay, R.L. Siegel, M. Laversanne, I. Soerjomataram, A. Jemal, F. Bray, CA: a cancer journal for clinicians, 71, 209-249,(2021).
[2] A.B. Mariotto, K. Robin Yabroff, Y. Shao, E.J. Feuer, M.L. Brown, Journal of the National Cancer Institute, 103, 117-128,(2011).
[3] Y. Cui, H. Wang, S. Liu, Y. Wang, J. Huang, Analyst, 145, 445-452,(2020).
[4] S. Sheikhi, M. Aliannezhadi, F.S. Tehrani, Materials Today Communications, 34, 105103,(2023).
[5] M. Abbaspoor, M. Aliannezhadi, F.S. Tehrani, Journal of Sol-Gel Science and Technology,(2022).
[6] S.-C. Fu, J.-M. Liu, K.-I. Lee, F.-C. Tang, K.-M. Fang, C.-Y. Yang, C.-C. Su, H.-H. Chen, R.-J. Hsu, Y.-W. Chen, Toxicology in Vitro, 65, 104795,(2020).
[7] C. Xu, R. Song, P. Lu, J. Chen, Y. Zhou, G. Shen, M. Jiang, W. Zhang, International Journal of Nanomedicine, 15, 65,(2020).
[8] J. Dai, C. Duan, Y. Huang, X. Lou, F. Xia, S. Wang, Journal of materials chemistry B, 8, 3357-3370,(2020).
[9] M. Sovizi, M. Aliannezhadi, Optik, 252, 168518,(2022).
[10] M. Aliannezhadi, M. Minbashi, V.V. Tuchin, Quantum Electronics, 48, 559,(2018).
[11] G.P. Skandalakis, D.R. Rivera, C.D. Rizea, A. Bouras, J.G. Jesu Raj, D. Bozec, C.G. Hadjipanayis, International Journal of Hyperthermia, 37, 3-19,(2020).
[12] A. Capart, K. Metwally, C. Bastiancich, A. Da Silva,  Optics and the Brain, Optica Publishing Group2022, pp. JTu3A. 5.
[13] K. Metwally, C. Bastiancich, F. Correard, A. Novell, S. Fernandez, B. Guillet, B. Larrat, S. Mensah, M.-A. Estève, A. Da Silva, Biomedical optics express, 12, 2264-2279,(2021).
[14] A. Capart, K. Metwally, C. Bastiancich, A. Da Silva, Biomedical optics express, 13, 1202-1223,(2022).
[15] M. Suleman, S. Riaz, Medical Engineering & Physics, 103, 103792,(2022).
[16] Y. He, K. Laugesen, D. Kamp, S.A. Sultan, L.B. Oddershede, L. Jauffred, Cancer Nanotechnology, 10, 1-11,(2019).
[17] M. Aliannezhadi, m. faez, Razi Journal of Medical Sciences, 24, 40-53,(2017).
[18] C. Bastiancich, A. Da Silva, M.-A. Esteve, Frontiers in Oncology, 10, 610356,(2021).
[19] A.C. Silva, T.R. Oliveira, J.B. Mamani, S.M. Malheiros, L. Malavolta, L.F. Pavon, T.T. Sibov, E. Amaro Jr, A. Tannus, E.L. Vidoto, International journal of nanomedicine, 6, 591-603,(2011).
[20] W. Song, X. Zhang, Y. Song, K. Fan, F. Shao, Y. Long, Y. Gao, W. Cai, X. Lan, ACS Applied Materials & Interfaces,(2022).
[21] D. Liu, X. Dai, W. Zhang, X. Zhu, Z. Zha, H. Qian, L. Cheng, X. Wang, Biomaterials, 292, 121917,(2023).
[22] X. Chen, G.M. Saidel, Journal of biomechanical engineering, 132,(2010).
[23] M. Nour, M. Bougataya, K. El Guemhioui, A. Lakhssassi, IJBBB, 7, 1-12,(2017).
[24] M. Aliannezhadi, A.H. Mollazadeh, M. Minbashi, Laser in Medicine, 13, 11-12,(2018).
[25] M. Aliannezhadi, T. Parhizkari, Journal of Vibration and Sound, 10, 3-14,(2021).
[26] S. Soni, H. Tyagi, R.A. Taylor, A. Kumar, Journal of thermal biology, 43, 70-80,(2014).
[27] G.C. van Rhoon, International Journal of Hyperthermia, 32, 50-62,(2016).
[28] C. Carrapiço-Seabra, S. Curto, M. Franckena, G.C.V. Rhoon, Cancers, 14, 4795,(2022).
[29] D.J. Schutt, D. Haemmerich, Medical physics, 35, 3462-3470,(2008).
دنیای نانو
دوره 19، شماره 70
خرداد 1402
صفحه 1-10

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری: 19 دی 1401
  • تاریخ پذیرش: 07 بهمن 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار