عنوان رساله: سنتز و ارزیابی نانوذرات فریت مس به عنوان عامل کنتراست در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی

دانشجو: مطهره رضوان

گروه آموزشی: علوم پایه

دانشگاه: دانشگاه گیلان

رشته تحصیلی: بیوشیمی

مقطع تحصیلی: دکتری

استاد راهنما: دکتر فاطمه ملاعباسی؛ دکتر محمودرضا آقامعالی

کارفرما: پژوهشکده سرطان معتمد

تاریخ دفاع: 1403-06-19

چکیده: 

سرطان یکی از چالش‌های اساسی سلامت عمومی در سراسر جهان است که تشخیص زودهنگام و درمان مؤثر آن نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش میزان مرگ‌ومیر بیماران دارد. تصویربرداری پزشکی، به‌ویژه تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، یکی از روش‌های کلیدی در تشخیص دقیق و نظارت بر پیشرفت درمان سرطان محسوب می‌شود. با این‌حال، عملکرد بسیاری از عوامل کنتراست MRI  موجود محدود بوده و نیاز به توسعه عوامل جدیدی با حساسیت و دقت بالاتر، که علاوه بر تصویربرداری دقیق، قابلیت درمان هدفمند را نیز داشته باشند، به‌شدت احساس می‌شود. در این راستا، طراحی و تولید عوامل ترانوستیک هوشمند که بتوانند تصویربرداری و درمان را به ‌طور هم ‌زمان در یک سیستم یکپارچه ارائه دهند، اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است.

در این پژوهش، نانوهیبرید MOF@CuFe₂O₄ به‌عنوان یک عامل ترانوستیک چند منظوره طراحی و بررسی شده است که به ‌طور هم ‌زمان به ‌عنوان عامل ایجاد کننده کنتراست دوحالته MRI (T1-T2) و حامل دارو برای تومورها عمل می‌کند. این نانوهیبرید با ترکیب ویژگی‌های منحصربه ‌فرد چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) و نانوذرات مغناطیسی CuFe₂O₄ ، نه‌ تنها کنتراست تصویربرداری را بهبود می‌بخشد، بلکه با هدف‌ گیری فعال گیرنده‌های فولات در سطح سلول‌های توموری، امکان انتقال هدفمند دارو و تصویربرداری هدایت‌ شده از تومور را فراهم می‌کند.

برای تولید این نانوهیبرید، یک روش سنتز ساده و درجا توسعه داده شده است که در آن جزء Fe(0) موجود در نانوذرات CuFe₂O₄  به‌عنوان منبع Fe³⁺ عمل کرده و موجب القای هسته ‌زایی و تبلور لایه MOF روی سطح هسته CuFe₂O₄ در حضور اسید فوماریک می‌شود. به‌ منظور افزایش کارایی هدف‌گیری و عملکرد درمانی، سطح نانوهیبرید با فولیک اسید عامل ‌دار شده و داروی ضد سرطان فلورسنت دوکسوروبیسین (DOX) درون ساختار متخلخل آن بارگذاری شده است. این طراحی علاوه بر فراهم‌کردن تصویربرداری چندمنظوره MRI و تصویربرداری نوری، با بهره‌گیری از خواص حساس به pH نانوهیبرید، امکان رهایش کنترل‌شده دارو در محیط اسیدی تومور را فراهم می‌آورد، که منجر به کاهش اثرات جانبی دارو در سلول‌های سالم و افزایش اثربخشی درمان در سلول‌های توموری می‌شود.

این نانوهیبرید دارای خواص فیزیکوشیمیایی برجسته‌ای از جمله سطح ویژه بالا، تخلخل زیاد، پایداری کریستالی مطلوب، زیست‌سازگاری بالا، سمیت پایین، پراکندگی مناسب در محیط‌های زیستی، مغناطیس قوی و سایت‌های عملکردی سطحی متعدد است. علاوه بر این، به‌عنوان عامل کنتراست دوحالته MRI (T1-T2) عملکرد قابل‌توجهی نشان داده است. ( mM^-1s^-1700.96 = r2  و  mM^-1s^-173.01 = r1 ( ، که کارایی آن را چندین برابر بیشتر از عوامل کنتراست تجاری می‌سازد. همچنین، روش سنتز آن ساده، مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر بوده و قابلیت تولید صنعتی دارد.

مطالعات in vitro کارایی بالای این نانوهیبرید را در هدف‌گیری اختصاصی سلول‌های سرطانی KB و 4T1، رهایش کنترل‌شده دارو و حفظ زیست‌سازگاری با سلول‌های نرمال HFF تأیید کرده‌اند. علاوه بر این، ارزیابی‌های in vivo روی مدل موشی تومور4T1  نشان داده است که این نانوهیبرید نه‌تنها قابلیت تشخیص اختصاصی تومور به واسطه تصویربرداری MRI و فلورسانس  داشته است، بلکه رشد تومور را نیز به‌طور قابل‌توجهی مهار کرده است.

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که نانوهیبرید MOF@CuFe₂O₄ یک کاوشگر هدفمند چندمنظوره برای تصویربرداری دوگانه   MRI T1-T2  و تصویربرداری نوری، به همراه قابلیت رهایش کنترل‌شده دارو ، نقش مؤثری در تشخیص دقیق و درمان هم‌زمان سرطان ایفا کند. مقیاس‌پذیری تولید، عملکرد برتر تصویربرداری و کارایی درمانی بالای این نانوهیبرید، آن را به یک گزینه مناسب برای توسعه به‌عنوان یک محصول پزشکی و ترجمه بالینی در حوزه تصویربرداری و درمان اختصاصی سرطان تبدیل می‌کند.