Θερανωστικές τεχνικές στην θεραπεία του καρκίνου: Προσομοιωτική μελέτη της Φωτοθερμίας με χρήση ακτινοβολίας Cerenkov και Νανοσωματιδίων

Κοκκινογούλης, Κυριάκος; Kokkinogoulis, Kyriakos

dc.contributor.author	Κοκκινογούλης, Κυριάκος	el
dc.contributor.author	Kokkinogoulis, Kyriakos	en
dc.date.accessioned	2023-04-06T08:56:06Z
dc.date.available	2023-04-06T08:56:06Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57502
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25199
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Θερανωστικές τεχνικές	el
dc.subject	Φωτοθερμική θεραπεία	el
dc.subject	Ακτινοβολία Cerenkov	el
dc.subject	Καρκίνος	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Nanotheranostics	en
dc.subject	Photothermal Therapy	en
dc.subject	Cerenkov radiation	en
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Comsol simulation	en
dc.title	Θερανωστικές τεχνικές στην θεραπεία του καρκίνου: Προσομοιωτική μελέτη της Φωτοθερμίας με χρήση ακτινοβολίας Cerenkov και Νανοσωματιδίων	el
dc.title	Theranostics in cancer treatment: Simulation study of Photothermal Therapy using Cerenkov radiation and Nanoparticles	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερανωστικές τεχνικές	el
heal.classification	Φωτοθερμία	el
heal.classification	Photothermal Therapy	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-28
heal.abstract	Ένα από τα σοβαρότερα είδη ασθενειών που η ανθρωπότητα έχει κληθεί ιστορικά να αντιμετωπίσει είναι αυτό του καρκίνου. Λόγω της πολυπλοκότητάς του και των διαφόρων μορφών και αιτιών του, παρά την παγκόσμια επιστημονική προσπάθεια, δεν δύναται να βρεθεί γι’ αυτό ένα καθολικό «αντίδοτο». Αλλά, παρόλα αυτά, έχουν αναπτυχθεί ποικίλα είδη διάγνωσης και θεραπείας που συμβάλουν ενεργά καθημερινά στη μάχη αυτή και σώζουν εκατομμύρια ανθρώπινες ζωές. Μία από αυτές τις θεραπείες είναι και η φωτοθερμία. Αυτή, αποτελεί μία πολλά υποσχόμενη θεραπεία στην παγκόσμια μάχη της ανθρωπότητας κατά του καρκίνου, αφού κατά βάση δεν χρησιμοποιεί ιοντίζουσα ακτινοβολία και παρουσιάζει λιγότερες παρενέργειες σε σχέση με άλλες συμβατικές ακτινοθεραπείες. Κατά τη φωτοθερμία χρησιμοποιούνται πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας συνδυαστικά με κάποιους παράγοντες, προκειμένου να αυξηθεί τοπικά η θερμοκρασία στον ιστό και να θανατωθούν τα καρκινικά κύτταρα. Το κύριο μειονέκτημα της, όμως, είναι ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βαθύτερους από μερικά χιλιοστά όγκους, λόγω της μεγάλης σκέδασης και απορρόφησης του φωτός των συμβατικών πηγών από τους βιολογικούς ιστούς. Προκειμένου να αντιμετωπιστεί αυτό, έχουν γίνει διεπιστημονικές προσπάθειες, επιστρατεύοντας διάφορους επιστημονικούς και τεχνολογικούς κλάδους. Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται υπολογιστικά η πιθανότητα για χρήση θερανωστικών τεχνικών της πυρηνικής ιατρικής, προκειμένου αντί να υπάρχει εξωτερική πηγή φωτός για την άνοδο της θερμοκρασίας, να χρησιμοποιηθεί ένα κοινό ραδιοφάρμακο, που χρησιμοποιείται ευρέως στη διάγνωση του καρκίνου, το 18F-FDG. Το ραδιοσεσημασμένο, αυτό, μόριο γλυκόζης είναι γνωστό ότι εκπέμπει β-σωματίδια στον ιστό, τα οποία έχουν ικανή ενέργεια για να παράξουν ένα είδος μη – ιοντίζουσας ακτινοβολίας, τη λεγόμενη ακτινοβολία Cerenkov, που θα μπορούσε, πιθανώς, να ενεργοποιήσει τους παράγοντες φωτοθερμίας εκ των έσω. Έτσι, αρχικά, γίνεται, χρησιμοποιώντας το υπολογιστικό περιβάλλον Wolfram Mathematica, υπολογιστική μελέτη για τον τρόπο με τον οποίο απορροφούν ακτινοβολία τα νανοσωματίδια και συγκεκριμένα νανόσφαιρες και νανοκελύφη, διαφορετικών υλικών και διαστάσεων, για το εύρος μηκών κύματος της ακτινοβολίας Cerenkov, που εδώ θεωρείται τα 300 - 900 nm. Ακολούθως, υπολογίζεται το ποσό της ενέργειας, της ακτινοβολίας αυτής που παράγει ένα σωματίδιο β της πηγής και που δύναται να απορροφήσει το κάθε νανοσωματίδιο. Τέλος, χρησιμοποιώντας το λογισμικό COMSOL Multiphysics γίνεται μία προσπάθεια να προσομοιωθεί πολύ απλά το φαινόμενο αυτό, σε έναν ηπατικό ιστό και να εξεταστούν οι προϋποθέσεις για τις οποίες αυτό θα ήταν εφικτό.	el
heal.abstract	Cancer is one of the most serious diseases humanity has ever historically been confronted with. Despite a worldwide scientific effort, due to its complexity and its various forms and causes, no universal "antidote" can be found. However, various kinds of diagnosis and treatment have been developed, that actively contribute daily to the humanity’s global battle against cancer and save many human lives. One of these treatments is Photothermal Therapy (P.T.T.) or Phototherapy. Phototherapy is a promising treatment, in which non-ionizing radiation is used, and it has fewer side effects than other conventional radiation treatments. In particular, a source that produces electromagnetic radiation together with special agents are used, in order to increase tissue temperature locally and kill cancer cells. Its main disadvantage though, is that it cannot be used to treat deeper than a few millimeters in tissue tumors, due to the large scattering and absorption by biological tissues of light from conventional sources. To address this, multidisciplinary efforts have been made, enlisting various scientific and technological disciplines. In this thesis, the possibility of using theranostic (therapy & diagnostic) techniques of nuclear medicine is considered computationally, so that there is no external light source for the temperature increase. In particular, the idea of using a common radiopharmaceutical, that is widely used in the diagnosis of patients, 18F-FDG, is tested. This radiolabeled glucose molecule is known to emit betta-particles that have sufficient energy to produce a type of non-ionizing radiation, the so-called Cerenkov radiation, as they move through the tissue. Thus, at first, using the Wolfram Mathematica computing environment, a computational study is carried out to investigate the way some kind of nanoparticles, specifically nanospheres and nanoshells of different materials and dimensions, absorb light for the range of wavelengths of Cerenkov radiation, which is considered here to be 300 - 900 nm. Whereupon, the amount of energy of the radiation emitted by a beta-particle of the source and then absorbed by a nanoparticle, is calculated. Last but not least, an attempt is made, using COMSOL Multiphysics, to simulate this phenomenon very simply in hepatic human tissue and to examine the conditions for those that this could be possible.	en
heal.advisorName	Μακροπούλου - Λουκογιαννάκη, Μυρσίνη	el
heal.committeeMemberName	Μακροπούλου - Λουκογιαννάκη, Μυρσίνη	el
heal.committeeMemberName	Τσιγαρίδας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false