فصلنامه لیزر در پزشکی
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 56، بهار و تابستان 1394)

فتودینامیک تراپی (PDT) یک روش درمانی در حال توسعه مبتنی بر برهم کنش فتوشیمیایی سه عنصر نور، داروی حساس کننده و اکسیژن می باشد. دوزیمتری جامع می تواند بر اساس شناخت دقیق سه پارامتر مهم در PDT یعنی؛ توزیع آهنگ شار، غلظت حساس کننده و میزان اکسیژن بافت درون حجم مورد نظر انجام گیرد. مطالعات بیانگر عدم وجود یک سیستم سخت افزاری جامع برای دوزیمتری real-time در PDT می باشد. لذا، هدف از این مطالعه طراحی و ارزیابی چینش جامع اپتیکی برای فتودینامیک تراپی با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو می باشد.
توزیع شار نوری در بافت با استفاده از کد MCML برای فیبرهای نوری با قطر مرکزی 100، 200 و 400 میکرون و عدد روزنه های 22/0، 39/0 و 48/0 شبیه سازی شد. پس از شبیه سازی، چینش اپتیکی جامع با ملزومات آن طراحی و اجرا گشت سپس فانتومی با خصوصیات نوری معادل بافت ساخته شد و از غلظت های مختلفی از کورکومین نانومیسل به عنوان حساس کننده در فانتوم استفاده شد. سپس بیناب بازتاب تجربی به بیناب بازتاب حاصل از حل معادله دیفیوژن برازش شد و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی خطی حداقل مربعات، غلظت کورکومین به دست آمد. در نهایت، غلظت کورکومین به دست آمده برای محاسبه دوز فتودینامیک تراپی مورد استفاده قرار گرفت.
ماکزیمم و مینیمم شار انرژی در سطح برای فیبرهای نوری به ترتیب برابر با 349/45 و 912/6 ژول بر سانتی-متر مربع به دست آمد. غلظت کورکومین با R2=0.98 و شیب برابر با یک با استفاده از چینش اپتیکی به دست آمد. دوز فتودینامیک برابر با 2.2 * 1020 فوتون بر گرم از بافت به دست آمد.
با استفاده از سیستم اپتیکی طراحی شده، امکان دوزیمتری همزمان برای فتودینامیک تراپی فراهم می شود.

در این پژوهش با رشد نانوساختارهای متخلخل نقره بر روی بسترهای شیشه ای معمولی و حکاکی شده موفق به ساخت حسگری مبتنی بر اثر پراکندگی رامان ارتقاء یافته سطحی (SERS) شده​ایم که با دقت و حساسیت بالا توانایی آشکارسازی آنالیت​های بیولوژیکی در مقادیر بسیار کم را دارا می باشد. در این پژوهش منظور از حسگر زیستی SERS، حسگری ساخته شده بر پایه اثر پراکندگی رامان است که با استفاده از نانوساختارهای متخلخل از فلز نقره، سیگنال رامان ضعیف هدف بیولوژیکی جذب شده بر روی نانوساختارها را ارتقاء می​بخشد. در نتیجه این حسگر قادر به آشکارسازی غلظت های بسیار کم و حتی تک مولکول از ماده هدف است. روش معرفی شده می تواند به عنوان روشی جدید، ساده و ارزان با قابلیت آشکارسازی بالا برای غلظت های کم جهت تشخیص زود هنگام برخی بیماری های متابولیکی مدنظر قرار گیرد.
روش بررسی مبتنی بر اثر پراکندگی رامان ارتقاء یافته سطحی (SERS) با استفاده از طول موج لیزری 532 نانومتر می باشد.
زمانی که اتصال جزیره ای نانو ذرات نقره متخلخل به طور کامل اتفاق نمی افتد و سطح نانو ذرات نقره یکنواخت نمی باشد و در حدفاصل جزیره ها دره هایی وجود دارد، شدت سیگنال افزایش می یابد. در صورتی که سطح نمونه نانو ذرات متخلخل یکنواختی ایجاد گردد، شدت سیگنال به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و ضریب ارتقاء به مراتب بیشتری در سیگنال های رامان مشاهده خواهد شد. نتایج طیف سنجی UV/Vis/NIR بر نمونه های مختلف نشان دهنده وابستگی کامل طول موج بیشینه جذب به میزان غلظت محلول نقره و کیفیت همواری زیرلایه می باشد. در ادامه، از این حسگر برای شناسایی آمینو اسید لایزین در غلظت​های بسیار کم تا حد 6-10 مولار استفاده شده است. آمینو اسید لایزین یکی از پارامترهای مهم در شناسایی احتمال وجود بیماری​های متابولیک در نوزادان است.
نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که همواری سطح شیشه و نانوساختار متخلخل نقره بر آن در آشکارسازی غلظت های کم آنالیت تاثیر به سزایی دارد.

تلاش برای کشف مشخصه های گوناگون سیستم های زیستی مهم ترین محرک توسعه تحقیقات در زمینه علوم پزشکی و زیست مولکولی به حساب می آید. آنالیز سریع، حساس، دقیق و مقرون به صرفه مولکول های زیستی اهمیت ویژه ای در تشخیص و درمان های بالینی دارند. پیشرفت های اخیر در تکنولوژی توالی سنجی DNA سبب تحول گسترده ای در علوم و تحقیقات زیستی- پزشکی شده است. با پیدایش و توسعه نانو مواد، استفاده از این ساختارها در آشکارسازی مولکول های زیستی و تشخیص ساختارهای آن ها مطرح و مورد توجه واقع شده است. پیدایش گرافن به عنوان یک نانو ماده جدید دارای ساختار کربنی با ضخامت تک اتم به دلیل ویژگی های منحصر به فرد الکترونی، مکانیکی، حرارتی و اپتیکی، افقی جدید در تحقیقات علوم مختلف زیستی- پزشکی و تولید بیوسنسورهای آنالیز زیست مولکول ها گشوده است. در این مقاله به مروری بر توسعه نانوسنسورهای گرافنی و کاربرد آن ها در توالی سنجی DNA اشاره می شود.