Προσομοίωση φάσματος απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μεταλλικά νανοσωματίδια

Κυριάκου, Μαργαρίτα; Kyriacou, Margarita

dc.contributor.author	Κυριάκου, Μαργαρίτα	el
dc.contributor.author	Kyriacou, Margarita	en
dc.date.accessioned	2021-03-08T18:30:41Z
dc.date.available	2021-03-08T18:30:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52984
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20682
dc.rights	Default License
dc.subject	Hyperthermia	en
dc.subject	Absorption spectrum	en
dc.subject	Photothermal therapy	en
dc.subject	Mie theory	en
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Υπερθερμία	el
dc.subject	Φάσμα απορρόφησης	el
dc.subject	Φωτοθερμική θεραπεία	el
dc.subject	Θεωρία Mie	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.title	Προσομοίωση φάσματος απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μεταλλικά νανοσωματίδια	el
dc.title	Simulation of electromagnetic radiation absorption spectrum using metal nanoparticles	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική, Ιατρική Φυσική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-22
heal.abstract	Ο καρκίνος, μία από τις κυριότερες αιτίες θανάτου παγκοσμίως, έχει αναγκάσει την επιστημονική κοινότητα να εστιάσει στην εύρεση νέων θεραπειών, ιδανικά μη επεμβατικών. Μία από αυτές είναι και η φωτοθερμική θεραπεία (PTT) με χρήση νανοσωματιδίων (NPs), η οποία έχει βρεθεί στο προσκήνιο της έρευνας. Εφαρμόζεται συνδυαστικά με ακτινοθεραπεία ή χημειοθεραπεία, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα τους, αλλά και ως αυτούσια θεραπεία. Πιο συγκεκριμένα, προσπίπτει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία laser σε όγκο στον οποίο έχουν εισαχθεί νανοσωματίδια, μετατρέποντας την ενέργεια των φωτονίων, σε θερμική ενέργεια. Έτσι επιτυγχάνεται υπερθερμία τοπικά, η οποία προκαλεί κυτταρικό θάνατο ή βλάβη των καρκινικών κυττάρων και καθιστά τον όγκο ευαίσθητο στην ιοντίζουσα ακτινοβολία. Εστιάζοντας στην υπερθερμία, και εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα των νανοσωματιδίων να απορροφούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, θα μελετηθεί στην παρούσα διπλωματική εργασία εκτενώς το φάσμα απορρόφησης των NPs. Μέσω δύο διαφορετικών υπολογιστικών προσομοιώσεων, στο Wolfram Mathematica και στο COMSOL Multiphysics, θα γίνει μελέτη δύο νανοδομών (νανοσφαιριδίου και νανοκελύφους) και σύγκριση τους με πειραματικά δεδομένα. Ακολούθως θα ερευνηθεί η αποτελεσματικότητα απορρόφησης τους, με βάση το είδος της δομής και του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένα. Με τρίτη προσομοίωση στο COMSOL, και χρησιμοποιώντας ως βάση τα αποτελέσματα για το φάσμα απορρόφησης, θα βρεθεί η μεταβολή της θερμοκρασίας σε καρκινικό όγκο με νανοσωματίδια, εφαρμόζοντας σε αυτόν μονοχρωματική δέσμη laser. Συνοψίζοντας τα πιο πάνω, το αποτέλεσμα της εργασίας είναι η μοντελοποίηση της θεραπείας PTT με νανοσωματίδια, μέσω ενός πρωτοκόλλου για in silico μελέτη. Η υπολογιστική προσομοίωση όπως θα περιγραφεί, μπορεί να προηγηθεί μιας πειραματικής έρευνας ή κλινικής δοκιμής, ελαχιστοποιώντας τα σφάλματα και λάθη που μπορούν να προκύψουν, και βελτιστοποιώντας τη θεραπεία στην πράξη.	el
heal.abstract	Cancer, one of the leading causes of death worldwide, has forced the scientific community to focus on finding new treatments, preferably non-invasive. One of them is photothermal therapy (PTT), with the use of nanoparticles (NPs), which has gained interest in the last decade. PTT can be used on its own, as a stand-alone treatment, or combined with radiotherapy or chemotherapy, which can significantly improve the RT or CTx efficacy. Specifically, incident electromagnetic radiation (laser) on the targeted tumor causes the conversion of the photon energy into heat. That leads to local hyperthermia, and therefore cellular damage or death, in addition to the radiosensitation of the cancerous tumor. Focusing on the hyperthermic effect and taking the ability of the nanoparticles to absorb electromagnetic radiation into consideration, the present dissertation will extensively study the absorption spectrum of NPs. Through two different computer simulations, in Wolfram Mathematica and in COMSOL Multiphysics, two nanostructures (nanospheres and nanoshells) will be studied and compared with experimental data. Subsequently, their absorption efficiency will be calculated, based on the type of structure and the material from which they are made. Afterwards, a third simulation developed through COMSOL will make use of the results of the absorption spectrum, in order to investigate the increase of temperature in the nanoparticle infused tumor through laser irradiation. All of the above leads us to the final outcome, a protocol of nanoparticle-based PTT, via in silico simulation. The computer simulation, as it will be described, may precede an experimental study or clinical trial, minimizing errors and mistakes that may occur, and optimizing treatment in practice.	en
heal.advisorName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Τσιγαρίδας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννόπαπας, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	104 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false