L'ambito della ricerca riguarda fondamentalmente lo sviluppo del tessuto tumorale e la realizzazione di fantocci per terapie plasmoniche fototermiche per il cancro per convalidare le simulazioni numeriche, nonché per specificare i parametri terapeutici per gli esperimenti in vivo per valutare il risultato terapeutico. Questo protocollo colma il divario tra la modellazione numerica e la validazione sperimentale per la terapia fototermica plasmonica, nonché la stima dei parametri terapeutici per la valutazione in vivo prima della traduzione clinica. Questo protocollo offre una valutazione economica dell'interazione fototermica plasmonica per i tumori solidi utilizzando fantocci di agarosio con monitoraggio a termocoppia, riducendo così al minimo la necessità di test in vivo da parte degli animali.
La valutazione basata su phantom consente la convalida della simulazione per migliorare l'accuratezza del trattamento e l'ottimizzazione di parametri come la concentrazione di nanoparticelle e le impostazioni di iterazione per supportare terapie plasmoniche fototermiche per il cancro sicure ed efficaci. In futuro, vogliamo sviluppare tessuti tumorali più realistici che creano fantocci che coinvolgono melanina, emoglobina e flusso sanguigno. Inoltre, vogliamo esplorare le iniezioni multisito per tumori di grandi dimensioni.
Per iniziare, progetta un modello tridimensionale utilizzando un software CAD. Fare clic su Nuovo, quindi su Crea per progettare uno stampo cilindrico cavo. Premere Impostazioni documento e scegliere Unità per modificare l'unità in millimetri.
Progetta uno stampo cilindrico con un diametro interno di 40 millimetri e un'altezza di 12 millimetri, insieme a due solidi stampi cilindrici per mascheratura. Utilizza il codice G generato per stampare gli stampi utilizzando una stampante 3D con filamento di acido polilattico. Per la preparazione della prima soluzione, aggiungere 0,35 grammi di agarosio a 33,18 millilitri di acqua deionizzata in un becher.
Coprire il bicchiere con un foglio di alluminio per evitare perdite d'acqua. Scaldare il bicchiere su una piastra calda a 120 gradi Celsius mescolando fino a quando la soluzione diventa trasparente. Quindi diminuire la temperatura della piastra riscaldante a 60 gradi Celsius e lasciare raffreddare la soluzione per 15 minuti.
Mescolando, aggiungere 1,82 millilitri di soluzione intralipidica e continuare a mescolare. Per la seconda soluzione, aggiungere 45 milligrammi di agarosio a 1,18 millilitri di acqua deionizzata in un becher e coprire con un foglio di alluminio. Dopo aver riscaldato e raffreddato la soluzione come dimostrato in precedenza, aggiungere 106,2 microlitri di soluzione intralipidica e 3,21 millilitri di sospensione di nanobarre d'oro mescolando.
Conservare la soluzione due sotto agitazione continua a 60 gradi Celsius fino al momento dell'uso. Per preparare la soluzione tre, aggiungere 25 milligrammi di agarosio a 2,44 millilitri di acqua deionizzata in un becher e coprire con un foglio di alluminio. Scaldare e raffreddare la soluzione.
Quindi aggiungere 59 microlitri di soluzione intralipidica mescolando a 60 gradi. Per la preparazione di fantocci che imitano il tessuto tumorale, sigillare prima il fondo degli stampi cilindrici con parafilm. Posizionare lo stampo per mascheratura al centro.
Per la preparazione del fantoccio IT, versare la soluzione uno negli stampi cilindrici fino alla tacca superiore dello stampo di mascheratura. Dopo la solidificazione, rimuovere lo stampo di mascheratura per creare una cavità per la regione tumorale. Quindi, riempi la cavità con la soluzione due e lasciala solidificare.
Quindi aggiungi la soluzione uno alla parte superiore del fantasma e lascialo solidificare completamente. Per la preparazione del fantoccio IV, inserire uno stampo per mascheratura più piccolo e riempire la cavità attorno ad esso con la soluzione due. Dopo la solidificazione, rimuovere lo stampo più piccolo e riempire la cavità rimanente con la soluzione tre.
Aggiungere la soluzione uno verso l'alto e consentire la completa solidificazione. Quindi, inserire le termocoppie all'interno di alcuni capillari di vetro che sono stati tagliati a misura. Forare i fantocci in corrispondenza delle posizioni radiali e assiali specificate.
Una volta posizionate tutte le termocoppie, posizionare con cura il fantoccio in una capsula di Petri di vetro per la successiva irradiazione a infrarossi NIR. Posizionare la piastra di Petri in vetro in modo che la regione centrale della superficie superiore del fantoccio sia perpendicolare e allineata assialmente alla punta della fibra ottica della sorgente di luce infrarossa NIR. Quindi collegare il sistema di acquisizione dati al computer e avviare il software di visualizzazione del laboratorio.
Accendi la sorgente di luce a infrarossi NIR e inizia a registrare i dati di temperatura premendo il pulsante di riproduzione nel software. Irradiare il fantasma per 20 minuti in una stanza buia. Quindi spegnere la sorgente luminosa NIR e interrompere la registrazione.
Ora traccia i dati della temperatura media registrata rispetto al tempo, quindi traccia la temperatura media sperimentale rispetto alla temperatura simulata in tutte le posizioni della termocoppia. L'aumento della temperatura nella distribuzione IT del fantoccio del tessuto tumorale incorporato in nanorod d'oro era superiore a quello della distribuzione IV a causa dell'aumento della dispersione nella distribuzione IV. L'aumento massimo della temperatura è stato di circa 11 gradi Celsius per la distribuzione IT e di sei gradi Celsius per la distribuzione IV nella posizione della termocoppia zero tre.
L'errore quadratico medio radice massimo per le distribuzioni intratumorali ed endovenose è stato rispettivamente di 2,10 gradi Celsius e 1,94 gradi Celsius.
