Nanopartiküller kullanılarak RF ile hipertermi
Hyperthermia with RF using nanoparticles
Yazar: BEHZAD NASSERI
Danışman: PROF. DR. ERHAN PİŞKİN ; YRD. DOÇ. DR. İSMAİL CENGİZ KOÇUM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Hipertermi = Hyperthermia ; Manyetit = Magnetite ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyofrekans = Radiofrequency

Özet:
Kanser günümüzde insanoğlunun karşı karşıya bulunduğu ancak tanı ve tedavisinde henüz önemli bir başarı sağlanamayan çok önemli bir hastalık grubudur (Greenlee, Hill Harmon et al. 2009).İstatistiklere göre 2008 yılında dünyada yaklaşık 12.7 milyon yeni kanser vakası görülmüş olup, 7.6 milyon kansere bağlı ölüm bildirilmiştir. Yeni kanser vakalarının % 56' sı ve kansere bağlı ölümlerin % 64' ü ekonomik olarak gelişmekte olan ülkelerde görülmektedir. Halihazırda cerrahi, kemoterapi, radyoterapi gibi tedavi yöntemleri uygulanmakta olup, ancak sayılan yöntemlerin çok sayıda yan etkileri olduğundan dolayı bu yöntemlerin kullanmasını kısıtlamaktadır. Hipertermi olarak adlandırılanan kanser tedavi yöntemleri daha az zararlı oldukları için önem arz etmektedir. Bu yöntemde kanser bölgesinin sıcaklığı vücudun normal sıcaklığına göre 5?C artırıldığında, kanser hücreleri hasar görür, ve tümör ablasyonu gerçekleşir. Nanoteknoloji alanlarının gelişmesi, biyomedikal tanı ve tedavi yöntemlerinde yararlar sunmaktadır. Bunlardan radyofrekans (RF) dalgaları ile manyetik ve altın bazlı nanopartiküllerin ?özgül soğurma oranı? (SAR) mekanizmasın ile oluşan RF hipertermisi büyük öneme sahiptir.Bu tez çalışmasında, sentezlenen farklı şekil ve türde nanopartiküllerin RF hipertermisine olan etkisi araştırılmıştır. Bu bağlamda, anten modüllü 144.000 MHz ve 200 watt RF jeneratörü, sentezlenen nanopartiküller ve in-vitro çalışmalarında olan hücre hatlarına uygulanmış olup sıcaklık artışı kızılötesi termal kamera ile gözlenmiştir.Öncül deneylerde RF dalgaları farklı RF güçlerinde (180, 120 ve 80w) ve yoğunluklarda (30, 15, 5 ppm) nanopartikül çözeltilerine uygulanmıştır. Bu etkileşme sonucu, nanopartikül çözeltilerinin hipertermi ile sıcaklık artışı gözlenmiştir. Aynı RF ile nanopartiküllerin etkileşimi, fibroblast ve meme kanseri (MCF-7) hücre hatlarına uygulanmıştır. Etkileşme sonucu, hipertermik sıcaklıktan kaynaklanan hücre canlılığı, apoptoz ve nekroz sonuçları her iki hücre tipi için değerlendirilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre en yüksek sıcaklık artışları manyetik nanopartikül çözeltisinde, en yüksek RF gücünde (180W) ve en yoğun çözeltilerde (30ppm), 44 ?C olarak gözlenmiştir. İn-vitro deneylerinde, maksimum hücre apoptoz ve nekroz 15 ppm nanoaprtiküll çözeltilerinde, en yüksek RF gücündende (180W), MCF-7 hücre hattında %62±7 apoptoz değeri ile gözlenmiştir.Sonuç olarak, elde edilen değerlere göre, manyetik nanoparetiküller için 180W RF gücü ve 30 ppm derişimde maksimum hipertermik sıcaklık artışı sağlamıştır. İn-vitro deney sonuçlarına göre en yüksek apoptoz değerleri, nanopartiküllerin 15 ppm yoğunluğunda olduğu çözeltide elde edilmiştir.

Abstract:
Cancer is a one of the most important diseases of human being. Although a lot of progress have been achieved in the diagnosis and treatment of cancer, their current levels are not fully satisfying (Greenlee, Hill Harmon et al. 2009). According to the statistics, approximately 12.7 million new cases of cancer was diagnosed worldwide in 2008. During the same period 7.6 million cancer-related deaths were reported. From this total, %56 of new cancer cases and %64 of cancer deaths occured in economically developed countries. Presently classical cancer treatment methods include surgery, chemotherapy and radiotherapy. The applications of these modalities have been limited due to their side effects. Recently, hyperthermic techniques of cancer treatment have gained a great importance due to lower unwanted harmful effects.In standard hyperthermia, an increase in body temperature of up to 5?C above normal level leads to the death of cancerous cells via ?tumor ablation?.Developments in nanotechnology have made new insights into their use in biomedical diagnostic and therapeutic applications. Radiofrequency (RF) induction of hyperthermia in magnetic or gold-based nanoparticles using ?Specific Absorption Rate?(SAR) mechanism has become a promising technic in the treatment of cancer.In this dissertation, the effects of nanoparticles of different structure and size on RF hyperthermia have been investigated. An antenna type RF generator module of 144.000 MHz and 200 watt has been used as the source of energey. The RF waves produced were applied to a diverse range of nanoparticles. The effect of hyperthermia were studied in cell lines in in-vitro settings. The resultant temperature rise was detected by the infrared thermal camera.In primary experiments, RF was implemented in different RF powers (180, 120 and 80w) and on different nanoparticle solutions (30, 15, 5ppm). The resultant increase of temperature in the nanoparticle solution was detected by thermal camera. The same setting was implemented in the fibrobastic and breast cancer cell (MCF-7) lines. Viability, apoptosis and necrosis were evaluated for both cell lines.According to the results, it was observed that the highest temperature, 44 ?C, was attained with the highest RF power (180W) in the magnetic nanoparticles at the highest concentration (30 ppm).In contrast, in MCF-7 cell lines, the maximum cell apoptosis was observed at 180 W RF power and 15 ppm concentration. At the end of experiment, %62±7 of the cells showed apoptotic changes.In conclusion, maximum rise in temperature was reached at 180 W RF power and 30 ppm nanoparticle concentration in magnetic nanoparticles. On the contrary, highest level of apoptosis was attained with the same particle type and RF power but at a lower, 15 ppm nanoparticle, concentration.