O escopo da pesquisa envolve basicamente o desenvolvimento de tecido tumoral e a confecção de simuladores para terapias fototérmicas plasmônicas do câncer para validar as simulações numéricas, bem como para especificar os parâmetros terapêuticos para experimentos in vivo para avaliar o resultado terapêutico. Este protocolo preenche a lacuna entre a modelagem numérica e a validação experimental para terapia fototérmica plasmônica, bem como a estimativa de parâmetros terapêuticos para avaliação in vivo antes da tradução clínica. Este protocolo oferece uma avaliação econômica da interação fototérmica plasmônica para tumores sólidos usando fantomas de agarose com monitoramento de termopares, minimizando assim a necessidade de animais para testes in vivo.
A avaliação baseada em phantom permite a validação da simulação para melhorar a precisão do tratamento e ajustar parâmetros como concentração de nanopartículas e configurações de iteração para apoiar terapias fototérmicas plasmônicas seguras e eficazes contra o câncer. No futuro, queremos desenvolver um tecido tumoral mais realista fazendo fantasmas envolvendo melanina, hemoglobina e fluxo sanguíneo. Além disso, queremos explorar as injeções em vários locais para grandes tumores.
Para começar, projete um modelo tridimensional usando um software CAD. Clique em Novo, seguido de Criar para projetar um molde cilíndrico oco. Pressione Configurações do documento e escolha Unidades para alterar a unidade para milímetros.
Projete um molde cilíndrico com um diâmetro interno de 40 milímetros e altura de 12 milímetros, juntamente com dois moldes de mascaramento cilíndricos sólidos. Use o código G gerado para imprimir os moldes usando uma impressora 3D com filamento de ácido polilático. Para a preparação da solução um, adicione 0,35 gramas de agarose a 33,18 mililitros de água deionizada em um béquer.
Cubra o copo com papel alumínio para evitar a perda de água. Aquecer o copo numa chapa quente a 120 graus Celsius, mexendo sempre, até que a solução fique transparente. Em seguida, diminua a temperatura da placa quente para 60 graus Celsius e deixe a solução esfriar por 15 minutos.
Enquanto mexe, adicione 1,82 mililitros de solução intralipídica e continue misturando. Para a solução dois, adicione 45 miligramas de agarose a 1,18 mililitros de água deionizada em um béquer e cubra com papel alumínio. Depois de aquecer e resfriar a solução conforme demonstrado anteriormente, adicione 106,2 microlitros de solução intralipídica e 3,21 mililitros da suspensão de nanobastões de ouro enquanto agita.
Mantenha a solução dois em agitação contínua a 60 graus Celsius até o uso. Para preparar a solução três, adicione 25 miligramas de agarose a 2,44 mililitros de água deionizada em um béquer e cubra com papel alumínio. Aqueça e resfrie a solução.
Em seguida, adicione 59 microlitros de solução intralipídica mexendo a 60 graus. Para a preparação do fantasma que imita o tecido tumoral, primeiro sele a parte inferior dos moldes cilíndricos com parafilme. Coloque o molde de mascaramento no centro.
Para a preparação do simulador IT, despeje a solução um nos moldes cilíndricos até a marca superior do molde de mascaramento. Após a solidificação, remova o molde de máscara para criar uma cavidade para a região do tumor. Em seguida, preencha a cavidade com a solução dois e deixe solidificar.
Em seguida, adicione a solução um ao topo do fantasma e deixe-o solidificar completamente. Para a preparação do simulador IV, insira um molde de máscara menor e preencha a cavidade ao redor com a solução dois. Após a solidificação, remova o molde menor e preencha a cavidade restante com a solução três.
Adicione a solução um ao topo e permita a solidificação completa. Em seguida, insira termopares dentro de alguns capilares de vidro que foram cortados no comprimento. Perfure os fantasmas em locais radiais e axiais especificados.
Uma vez que todos os termopares estejam no lugar, coloque cuidadosamente o simulador em uma placa de Petri de vidro para posterior irradiação infravermelha NIR. Posicione a placa de Petri de vidro de forma que a região central da superfície superior do fantasma fique perpendicular e alinhada axialmente à ponta da fibra óptica da fonte de luz infravermelha NIR. Em seguida, conecte o sistema de aquisição de dados ao computador e inicie o software de visualização do laboratório.
Ligue a fonte de luz infravermelha NIR e comece a registrar os dados de temperatura pressionando o botão play no software. Irradie o fantasma por 20 minutos em um quarto escuro. Em seguida, desligue a fonte de luz NIR e pare a gravação.
Agora plote a temperatura média registrada versus os dados de tempo e, em seguida, plote a temperatura experimental média em relação à temperatura simulada em todos os locais do termopar. O aumento da temperatura na distribuição IT do fantoma de tecido tumoral embebido em nanobastões de ouro foi maior do que na distribuição IV devido ao aumento do espalhamento na distribuição IV. O aumento máximo da temperatura foi de aproximadamente 11 graus Celsius para a distribuição IT e seis graus Celsius para a distribuição IV no local do termopar zero três.
O erro quadrático médio máximo para as distribuições intratumoral e intravenosa foi de 2,10 graus Celsius e 1,94 graus Celsius, respectivamente.
