فصلنامه لیزر در پزشکی
سال شانزدهم شماره 4 (پیاپی 74، زمستان 1398)

با توجه به ازدیاد روز افزون تعداد بیماران مبتلا به سرطان در جهان، معرفی روش های جدید درمانی و همچنین افزایش اثربخشی و کاهش عوارض جانبی روش های مرسوم ضرورت دارد. در همین راستا هدف از انجام این پژوهش سنتز نانو کامپوزیت کربن نیترید گرافیتی- هماتیت به روشی ساده و ارزان برای درمان سرطان از طریق گرما درمانی و نورپویا درمانی همزمان است.

نانو کامپوزیت نیترید کربن گرافیتی- هماتیت (g-C3N4/Fe2O3) به روش هیدروترمال سنتز شد. مشخصه یابی محصول توسط آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD)، تصویر برداری با میکروسکوب الکترونی روبشی (SEM)، آزمون مغناطیس سنجی (VSM)، طیف سنجی جذبی امواج مریی- فرابنفش و طیف سنجی فوتولومینسانس (PL Spectra) انجام شد. امکان گرما دهی نانوکامپوزیت با روش مغناطیسی و همچنین امکان استفاده از نانوکامپوزیت در روش نورپویا درمانی (PDT) برای درمان سرطان بررسی شد.

آزمون VSM قابلیت مغناطیسی برای هدایت نانو کامپوزیت به داخل تومور با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی را نشان داد. تغییرات دما بر حسب زمان در حضور میدان مغناطیسی بررسی شد و مشاهده شدکه نانوکامپوزیت سنتز شده در این پژوهش می تواند در درمان سرطان به روش گرما درمانی مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین با مطالعه رفتار نوری نانوکامپوزیت نشان داده شد که از نانو کامپوزیت سنتز شده در این پژوهش نیز می توان در روش نورپویا درمانی به طور موثری استفاده کرد.

با توجه به نتایج پژوهش، نانو کامپوزیت نیترید کربن گرافیتی- هماتیت به عنوان ماده ای با امکان هدایت به بافت سرطانی توسط میدان مغناطیسی و همچنین امکان درمان سرطان با تلفیق دو روش گرما درمانی مغناطیسی و نورپویا درمانی معرفی شد.

امروزه، اغلب سیستم های تصویربرداری دیجیتال انواع مختلفی از تکنیک های پردازش تصویر را در دسترس قرار می دهند. از این رو، هدف از مطالعه حاضر مقایسه عملکرد رادیوگرافی دیجیتال با درجات مختلف روشنایی در شناسایی پوسیدگی راجعه پروگزیمال بود.

در این مطالعه آزمایشگاهی در هر دو سطح پروگزیمال 52 دندان پرمولر سالم، حفره جهت ترمیم کلاس II آمالگام ایجاد شد. ضایعات پوسیدگی به صورت مصنوعی توسط فرز روند 5/0 میلی متری به صورت تصادفی در هر دندان ایجاد شد و با آمالگام ترمیم گردید. 104 سطح پروگزیمال دندان ها برای تعیین محل پوسیدگی راجعه شماره گذاری شد. رادیوگرافی های دیجیتال استاندارد با استفاده از سیستم Digora® Optime به عمل آمد. تصاویر در درجات روشنایی مختلف (تنظیمات روشنایی به میزان 25 درصد را به عنوان روشنایی کم و 50 درصد را به عنوان روشنایی متوسط و 75 درصد را به عنوان روشنایی زیاد در نظر می گیریم) توسط دو مشاهده گر ارزیابی شدند.

شاخص های برآورد اعتبار شامل حساسیت و اختصاصیت محاسبه شد و نیز صحت کلی با استفاده از آنالیزهای تحت منحنی راک محاسبه گردید.بین حساسیت، اختصاصیت و صحت کلی تصاویر در هر دو مشاهده گر در درجات مختلف روشنایی اختلاف معنی دار آماری وجود داشت (p<0/001). تصاویر با درجه روشنایی متوسط و تصاویر با درجه روشنایی زیاد به ترتیب بیشترین و کمترین میزان حساسیت، اختصاصیت و صحت کلی را در بین تصاویر داشتند.

تغییرات روشنایی برای تصاویری که جهت شناسایی  پوسیدگی راجعه پروگزیمال استفاده می شوند، می تواند به عنوان یک ابزار کمکی مورد استفاده قرار گیرند. تصاویر با درجه روشنایی کم و تصاویر با درجه روشنایی زیاد ضعیف ترین عملکرد را داشتند  و جهت شناسایی پوسیدگی راجعه پروگزیمال توصیه نمی شوند.

به دلیل بهبود پیوسته فناوری لیزرهای دیودی، این گونه از لیزرها به گونه فزاینده ای برای کاربردهای پزشکی در کانون توجه قرار گرفته اند. لیزرهای دیودی هم زمان تنظیم پذیری و توان گسیلشی بالا و  اندازه کوچک با قیمت به صرفه را ارایه می دهند. بنابراین، لیزرهای دیودی به گونه فزاینده ای در کاربردهای مهمی همچون لیزر شبکیه ای پی آر پی، توموگرافی اپتیکی همدوس، تصویر برداری اپتیکی افشانده، تصویربرداری زمان عمر فلورسان و تصویربرداری تتراهرتز ترجیح داده شده اند. در این مقاله لیزر دیودی حالت جامد با ناحیه اکتیو InP/InxGa1-xAsP مورد بررسی قرار می گیرد. بازه بینابی که این گونه از لیزرها در دسترس هستند به طور عمده به گاف نواری ماده موجود در بخش فعال مربوط است. بنابراین در این پژوهش با تغییر درصد عناصر موجود در ماده فعال، گاف نواری بهینه برای رسیدن به بیشینه بهره لیزری به دست می آید. همچنین به منظور دست یابی به بهینه ترین مقادیر مشخصه های خروجی، تغییرات مشخصه های یاد شده با ابعاد کاواک لیزری نیز بررسی می شوند.

در این پژوهش یک مدل بهره اپتیکی وابسته به بسامد برای برآورد بیناب گسیلشی نور به کار می رود. این کار با کد نویسی در محیط برنامه Silvaco 2014 انجام می پذیرد. برای این منظور: 1- ساختار لیزر با کمک دستورات Atlas تعریف می شود، 2- مدل های قطعه و بایاس اولیه تنظیم  می گردد، 3- ماژول LASER در  Atlas فعال می شود، 4- مش بندی فضا برای حل معادله موج هلمهولتز انجام می پذیرد، 5- مدل های فیزیکی لیزر و پارامترهای وابسته مانند مدل بهره اپتیکی وابسته به بسامد تعریف می شوند و 6- پارامترهای الکتریکی و اپتیکی لیزر محاسبه می شوند.

نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که مشخصه های خروجی لیزر دیودی InP/InxGa1-xAsP به شدت به تغییرات نسبت x و ابعاد کاواک لیزری حساس هستند. مشاهده گردید که با افزایش مقدار x و در نتیجه کاهش گاف انرژی، توان لیزری بر حسب جریان بایاس افزایش پیدا نمود و بهره اپتیکی به ازای 25/0=x به بهینه مقدار خود رسید. همچنین رابطه مستقیمی بین توان خروجی لیزر و ابعاد کاواک دیده شد در صورتی که بهره اپتیکی با افزایش طول کاواک کاهش محسوسی یافت. برآیند نتایج مشخص نمود که برای لیزر دیودی طراحی شده بهینه مقادیر x و L به ترتیب برابر 25/0 و 50 میکرون می باشند.

در این مقاله تلاش گردید تا با بهینه سازی دو پارامتر نسبت عناصر In و Ga (x) و نیز ابعاد کاواک لیزری L که به عنوان مشدد لیزری عمل می کند، مشخصه های خروجی شامل توان گسیلیده لیزری، مشخصه جریان-ولتاژ، بهره اپتیکی و چگالی فوتونی محاسبه گردند. محاسبه های صورت گرفته نشان می دهد که با انجام تنطیمات موثر بر روی ساختار و پیکربندی لیزر حالت جامد InP/InxGa1-xAsP امکان چیرگی بر معایبی مانند توان خروجی پایین تر نسبت به لیزرهای گازی، پهنای طیفی گسترده و کار در رژیم چند مد فراهم می شود. نتیجه این که به دلیل مزیت هایی از جمله امکان پمپاژ به وسیله جریان الکتریکی، بازدهی بسیار بالا، ابعاد کوچک، سادگی اتصال به فیبرهای نوری و هزینه بسیار پایین در قیاس با لیزرهای گازی، با انجام مهندسی بر روی گاف نواری، زیرلایه و اندازه کاواک از این گونه لیزرها می توان به طور گسترده در پزشکی، دندانپزشکی و سایر شاخه ها مانند جراحی پلاستیک استفاده نمود.

ویژگی های اپتوالکترونیکی مواد زیستی از زمینه‏های مطالعاتی نوظهور در حال پیشرفت است. در طی سال های متمادی، DNA به دلیل اینکه نسبت به جریان بار و اسپین خاصیت رسانایی از خود نشان داده است، در ساختارهای نانوالکترونیک مورد توجه قرار گرفته است.

در این کار ما سعی کرده ایم از DNA به عنوان یک مولکول زیستی برای طراحی یک سویچ اپتیکی و بررسی خواص اپتیکی غیرخطی استفاده کنیم. در این راستا از توالی طبیعی ژنوم ویروس دلتای هپاتیت استفاده شده است تا بتوان از خاصیت سازگاری با بدن انسان بهره برد. در این مطالعه از مدل PBD به انضمام مدل نردبانیCL  برای بررسی سیستم با استفاده از رهیافت آشوب استفاده کرده ایم.

 سری زمانی جریان الکتریکی عبوری نشان دهنده رفتار غیر خطی توالی ویروس می باشد. همچنین با بررسی جریان بر حسب دامنه نور فرودی، محدوده هایی که در آن سیستم نسبت به جریان فرودی حساسیت بالایی دارد، مشخص می شود و با مطالعه نمودار مشخصه جریان-ولتاژ می توان محدوه ای که در آن پدیده اهمی و مقاومت دیفرانسیلی منفی آشکار می شود را مشخص کرد. همچنین محدوده دمایی که در آن سیستم رفتار بهینه ای از خود به نمایش می گذارد، مشخص می شود.

با تغییر فرکانس و دامنه نور فرودی پاسخ الکتریکی زنجیره DNA به تابش نور بررسی شده است. در مقدار دامنه نور  و به ترتیب شاهد عبور بیشترین و کمترین جریان الکتریکی از سیستم هستیم. سری زمانی جریان عبوری از DNA می تواند رفتار این سیستم با گذر زمان را نشان دهد که با افزایش زمان اندازه گیری، شاهد رفتارغیرخطی سیستم خواهیم بود. با افزایش دمای محیط در حالت کلی شاهد سیر نزولی جریان عبوری هستیم تا جایی که در دمای ذوب (K 355) کمترین جریان از سیستم عبور می کند و تقریبا می توان گفت سوییچ در حالت خاموش قرار می گیرد. از سوی دیگر، نمودار مشخصه I-V مناطق شبه اهمی و NDR را نشان می دهد که عرض این نواحی در محدوده های ولتاژ متفاوت تغییر می کند.

پوست، سدی بین بدن انسان و محیط خارجی است و بدن را در برابر عوامل شیمیایی و فیزیکی بیرونی محافظت می کند. در فرآیندهای متابولیک شرکت می کند، عملکرد بازجذب و تنظیم حرارت را انجام می دهد و اولین خط دفاع در برابر میکروارگانیسم های بیماری زا است. زخم ها آسیب های فیزیکی هستند که منجر به باز شدن یا پارگی پوست می شوند و می توانند باعث اختلالات فیزیکی و عملکردی شوند. بهبود زخم به عنوان یک فرآیند بیولوژیکی پویا و طبیعی در بدن است که شامل چهار مرحله برنامه ریزی شده و همپوشان هموستاز، التهاب، تکثیر و بازسازی است. بسیاری از داروهای موجود برای مدیریت و درمان زخم علاوه بر اینکه گران هستند، مشکلاتی نظیر آلرژی و مقاومت دارویی را نیز ایجاد می کنند. به طور کلی گیاهان دارویی برای بهبود زخم ارزان، مقرون به صرفه و ایمن هستند. به طوری که یک سوم از تمام داروهای سنتی برای درمان زخم ها و اختلالات پوستی استفاده می شود. با توجه به اهمیت گیاهان در ترمیم زخم این مقاله به بررسی تعدادی از مهم ترین گیاهان دارویی از جمله: Salvia (مریم گلی)، Plantago Major (بارهنگ) و Aleo Vera (آلویه ورا)، Calendula (گل همیشه بهار)،  Henna (حنا)، Pomegranate (انار)، Myrrh (مر حجازی)،  Camellia sinensis (چای سبز)، Bambusa Vulgaris (بامبو)، Urtica dioica  (گزنه) و  Sesamum (کنجد) که در ترمیم و بهبود زخم مورده استفاده قرار گرفته اند، پرداخته است.