היקף המחקר כולל בעצם פיתוח רקמת גידול והכנת פנטומים לטיפולי סרטן פוטותרמיים פלזמוניים כדי לאמת את הסימולציות המספריות, כמו גם לציון הפרמטרים הטיפוליים לניסויים in vivo כדי להעריך את התוצאה הטיפולית. פרוטוקול זה מגשר על הפער בין מודלים מספריים לבין אימות ניסיוני לטיפול פוטותרמי פלזמוני, כמו גם הערכת פרמטרים טיפוליים להערכה in vivo לפני תרגום קליני. פרוטוקול זה מציע הערכה חסכונית של אינטראקציה פוטותרמית פלזמונית לגידולים מוצקים באמצעות פנטומים אגרוזים עם ניטור צמד תרמי, ובכך ממזער את הצורך של בעלי חיים בבדיקות in vivo.
הערכה מבוססת פנטום מאפשרת אימות של סימולציה כדי לשפר את דיוק הטיפול וכוונון פרמטרים כמו ריכוז ננו-חלקיקים והגדרות איטרציה כדי לתמוך בטיפולי סרטן פוטותרמיים פלסמוניים בטוחים ויעילים. בעתיד, אנו רוצים לפתח רקמת גידול מציאותית יותר המייצרת פנטומים הכוללים מלנין, המוגלובין, כמו גם זרימת דם. כמו כן, אנו רוצים לחקור את הזריקות מרובות האתרים לגידולים גדולים.
כדי להתחיל, תכננו מודל תלת מימדי באמצעות תוכנת CAD. לחץ על חדש, ולאחר מכן צור כדי לעצב תבנית גלילית חלולה. לחץ על הגדרות מסמך ובחר יחידות כדי לשנות את היחידה למילימטרים.
תכנן תבנית גלילית בקוטר פנימי של 40 מילימטרים וגובה של 12 מילימטרים, יחד עם שתי תבניות מיסוך גליליות מוצקות. השתמש בקוד ה-G שנוצר כדי להדפיס את התבניות באמצעות מדפסת תלת מימד עם נימה של חומצה פולילקטית. להכנת תמיסה אחת, הוסף 0.35 גרם אגרוז ל -33.18 מיליליטר מים נטולי יונים בכוס.
מכסים את הכוס בנייר אלומיניום כדי למנוע אובדן מים. מחממים את הכוס על פלטה חמה בחום של 120 מעלות תוך כדי ערבוב עד שהתמיסה הופכת לשקופה. לאחר מכן הפחיתו את טמפרטורת הפלטה החמה ל 60 מעלות צלזיוס והניחו לתמיסה להתקרר למשך 15 דקות.
תוך כדי ערבוב מוסיפים 1.82 מיליליטר תמיסה תוך-ליפידית וממשיכים לערבב. לתמיסה שנייה, הוסיפו 45 מיליגרם אגרוז ל -1.18 מיליליטר מים נטולי יונים בכוס וכסו בנייר אלומיניום. לאחר חימום וקירור התמיסה כפי שהודגם קודם לכן, הוסף 106.2 מיקרוליטר של תמיסה תוך-ליפידית ו-3.21 מיליליטר של תרחיף ננו-מוט הזהב תוך כדי ערבוב.
שומרים את התמיסה השנייה תחת ערבוב מתמשך בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס עד לשימוש. להכנת תמיסה שלישית, הוסיפו 25 מיליגרם אגרוז ל -2.44 מיליליטר מים נטולי יונים בכוס וכסו בנייר אלומיניום. מחממים ומצננים את התמיסה.
לאחר מכן מוסיפים 59 מיקרוליטר של תמיסת תוך-ליפידים תוך ערבוב בחום של 60 מעלות. להכנת פנטום המחקה רקמת גידול, אטום תחילה את החלק התחתון של התבניות הגליליות בעזרת פרפילם. הניחו את תבנית המיסוך במרכז.
להכנת פנטום ה-IT, יוצקים תמיסה אחת לתבניות הגליליות עד לסימון העליון של תבנית המסיכה. לאחר ההתמצקות, הסר את תבנית המיסוך כדי ליצור חלל לאזור הגידול. לאחר מכן, מלאו את החלל בתמיסה שתיים ותנו לו להתמצק.
לאחר מכן הוסף תמיסה אחת לחלק העליון של הפנטום ואפשר לו להתמצק במלואו. להכנת פנטום העירוי, הכניסו תבנית מיסוך קטנה יותר ומלאו את החלל סביבה בתמיסה שתיים. לאחר ההתמצקות, הסר את התבנית הקטנה יותר ומלא את החלל שנותר בתמיסה שלוש.
הוסף פתרון אחד למעלה ואפשר התמצקות מלאה. לאחר מכן, הכנס צמדים תרמיים בתוך כמה נימי זכוכית שנחתכו לאורך. לנקב את הרפאים במיקומים רדיאליים וציריים מוגדרים.
לאחר שכל הצמדים התרמיים נמצאים במקומם, הנח בזהירות את הפנטום בצלחת פטרי מזכוכית לקרינת אינפרא אדום NIR לאחר מכן. מקם את צלחת הפטרי מזכוכית כך שהאזור המרכזי של המשטח העליון של הפאנטום יהיה מאונך ומיושר צירית לקצה הסיב האופטי של מקור האור האינפרא אדום NIR. לאחר מכן חבר את מערכת רכישת הנתונים למחשב והפעל את תוכנת תצוגת המעבדה.
הפעל את מקור האור האינפרא אדום NIR והתחל להקליט נתוני טמפרטורה על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה בתוכנה. הקרינו את הפנטום למשך 20 דקות בחדר חשוך. לאחר מכן כבה את מקור האור NIR והפסק את ההקלטה.
כעת שרטט את הטמפרטורה הממוצעת המתועדת לעומת נתוני הזמן, ולאחר מכן שרטט את טמפרטורת הניסוי הממוצעת מול הטמפרטורה המדומה בכל מיקומי הצמד התרמי. עליית הטמפרטורה בהתפלגות ה-IT של פנטום רקמת גידול משובץ ננו-מוט זהב הייתה גבוהה יותר מאשר בהתפלגות הווריד עקב פיזור מוגבר בהתפלגות הווריד. עליית הטמפרטורה המקסימלית הייתה כ-11 מעלות צלזיוס עבור התפלגות ה-IT ושש מעלות צלזיוס עבור התפלגות ה-IV במיקום הצמד התרמי אפס שלוש.
ממוצע השורש המקסימלי שגיאה ריבועית עבור התפלגויות תוך גידוליות ותוך ורידיות היה 2.10 מעלות צלזיוס ו-1.94 מעלות צלזיוס בהתאמה.
