Fotoakustik görüntüleme ve radyoterapi için altın/altın sülfür nanoparçacıklarının geliştirilmesi

Kanser, tedaviye özel bir yaklaşım gerektiren karmaşık ve zorlu bir sağlık sorunudur. Kanserin türü, tanı anındaki evresi ve hastanın genel sağlığı en uygun tedavinin belirlenmesinde rol oynar. Başarılı bir sonuç alma şansını artırmak için cerrahi ile birlikte kemoterapi ve/veya radyasyon tedavisi ve bir görüntüleme tekniği kullanılabilir. Teranostik, teşhis ve tedavi işlevlerini tek bir formülasyonda birleştiren yenilikçi bir sağlık hizmeti yaklaşımıdır. Bu, bir hastalığın eş zamanlı teşhis ve tedavisinin yanı sıra tedavinin ilerleyişinin ve etkinliğinin gerçek zamanlı olarak izlenmesine olanak tanır. Tedavi edici ajanların kullanımı, hastalık yönetimi sürecini düzene sokabilir ve hasta sonuçlarını iyileştirebilir. Fotoakustik görüntüleme (PAI), yerel optik absorpsiyonu analiz ederek görüntüler üreten yeni bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Ayırt edilebilir optik absorpsiyon özelliklerine sahip endojen veya eksojen kromoforları kullanır ve yüksek kontrastlı görüntüler sağlar. Endojen doku kromoforlarından farklı olarak optik absorpsiyona sahip olan eksojen bir kontrast maddesi seçilirse, arka plan doku sinyallerinden minimum düzeyde müdahale olacaktır. Altın nanopartiküller (GNP), fotoakustik görüntülemeye uygun benzersiz optik özelliklerinden dolayı, eksojen bir kontrast maddesinin başlıca örneğidir. GNP'deki ışığın soğurulması, gelen ışığın frekansı yüzey plazmon rezonansı (SPR) ile rezonansta olduğunda en yüksek seviyededir. Bu rezonans, UV-vis-NIR spektrumunda görülür ve genellikle GNP'nin yüksek absorpsiyon zirvesine neden olur. Altın nanoparçacıkların mükemmel ışıktan ısıya dönüştürücüler, kontrast maddeleri ve radyo-hassaslaştırıcılar olduğu bilinmektedir. Altın-altın sülfit nanoparçacıkları (GGS), literatürde nispeten yenidir, NIR dalga boylarını emer ve tümör terapisinde ve optik görüntülemede etkinliği artırmak için potansiyel adaylardır. Bununla birlikte, yapı hakkında az bilgi ve kararlılığı korumanın zorluğu, biyomedikal alanda kullanımını zorlaştırmaktadır. Bu tezin ilk bölümünde, GGS nanoparçacıklarının basit, tek adımlı, sulu sentezi geliştirilmiştir. 3-merkaptopropiyonik asit/ metoksi poli (etilen glikol) tiyol (GGS-3MPA), dallanmış poli (etilenimin)/ metoksi poli (etilen glikol) tiyol (GGS-bPEI) ve sığır serum albümini (GGS-BSA) kaplamaları GGS'nin kararlılığını sağladı. Bir yıl içinde önemli bir absorbans, boyut ve yüzey potansiyel değişikliği gözlenmedi. GGS'nin NIR absorbansı literatürde tartışmalıdır. Parçacıkların şekil anizotropisinin veya çekirdek-kabuk yapısının NIR özelliğine etkisi olup olmadığını anlamak üzere, TEM analizi ile incelenen şekil ve boyut dağılımına ve XPS ile ölçülen parçacıklar boyunca kompozisyon değişikliğine bakıldı. TEM görüntüleri, GGS çözeltisinin değişen boyutlarda küresel, üçgen, altıgen, sekizgen, çubuk benzeri parçacıklara sahip olduğunu göstermiştir. GGS'nin kazınmış katmanları boyunca altın ve sülfürün kimyasal durumlarında herhangi bir değişiklik olmamıştır. DLS-zeta, FTIR ve XRD ölçümleri ile daha fazla karakterizasyon yapılmıştır. İkinci bölümde, görünür ve yakın kızılötesi bölgede foto-akustik mikroskopi (PAM) için eksojen bir kontrast maddesi olarak GGS'nin potansiyelini değerlendirdik. İlk olarak, nanoparçacıkların çözeltisinden fotoakustik sinyaller elde edildi. NIR aralığındaki fotoakustik değerlendirme için, üç GGS'nin tümü, yüksek NIR emme kabiliyeti ile bilinen altın nanoçubuklar (GNR) ile karşılaştırıldı. GGS ile GNR'ye göre daha güçlü sinyaller elde edildi. Sitotoksisite sonuçlarına bağlı olarak, tüm in vitro görüntüleme ve tedavi deneylerinde 100 µg GGS/mL konsantrasyonu kullanıldı. PAM ile in vitro görüntüleme için HeLa, MDA-MB-231 ve L929 hücre hatları kullanıldı. PAI, sentezlenen GGS'nin farklı kaplamalarla alım performansını ortaya koydu. 532 nm lazer ile güçlü sinyaller alındı; ancak 800 nm sonuçları zayıftı. Daha sonra GGS'nin radyo-hassaslaştırıcı olarak potansiyeli değerlendirildi. Radyasyon dozuna bağlı radyoterapi, özellikle GGS-3MPA ve GGS-bPEI'nin, beklenenin ötesinde çok düşük bir radyasyon dozu olan 0.05 Gy ile hücre canlılığını %25'e kadar düşürebildiğini göstermiştir. Bu sonuçlar gelecekte radyoterapi uygulamasında beklenen tüm yan etkilerin ortadan kaldırılmasıyla sağlıklı dokuların zarar görmeyebileceği sonucunu ima etmektedir.