فصلنامه لیزر در پزشکی
سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 80، تابستان 1400)

 استرپتوکوک سالیواریوس میکروارگانیسمی است که مکررا در افراد مبتلا به پوسیدگی دندانی و بیماری های پریودنتال از حفره دهان جدا می شود. فتودینامیک تراپی نیز به عنوان یک روش درمانی ضدمیکروبی موثر و نوین؛ مورد توجه است و آثار ضد میکروبی قوی همراه با دسترسی بهتر به مکان های غیرقابل دسترسی درمان های روتین نشان داده، به علت کم بودن تعداد مطالعات انجام شده بر روی تاثیر فتودینامیک تراپی بر استرپتوکوک سالیواریوس و نتایج متضاد، این تحقیق با هدف بررسی اثر ضد میکروبی فتودینامیک تراپی با واسطه ایندوسیانین گرین بر استرپتوکوک سالیواریوس در دانشکده دندانپزشکی آزاد اسلامی تهران انجام شده است.

این تحقیق Experimental بر روی پنج گروه (هر گروه شامل نه نمونه و در مجموع بر روی 45 نمونه) با استفاده از لیزر دایود 810 نانومتر و ماده واسط ایندوسیانین گرین (پریوگرین) بر روی استرپتوکوک سالیواریوس ATCC=7073 انجام شد. گروه های مورد مطالعه به شرح زیر بود:1- استرپتوکوک سالیواریوس به تنهایی (کنترل منفی) 2- استرپتوکوک سالیواریوس با ایندوسیانین گرین 3- استرپتوکوک سالیواریوس باتابش لیزر 810 نانومتر 4- استرپتوکوک سالیواریوس با واسط ایندو سیانین وتابش لیزر 810 نانومتر 5- استرپتوکوک سالیواریوس با کلرهگزیدین (کنترل مثبت). تابش لیزر به صورت ممتد و توان 200 میلی وات در 60 ثانیه با انرژی دانسیته 28.15 ژول بر سانتی متر مربع صورت گرفت. معیارتاثیرضدمیکروبی؛ اندازه گیری قطر هاله عدم رشد پس از کشت میکروبی بود که جهت مقایسه آن بین گروه ها از آزمون آماری Man-U-Whitney و نرم افزارSPSS, version) 21) استفاده شد.

براساس این مطالعه تاثیر لیزر دیود 810 نانومتر بر استرپتوکوک سالیواریوس از تاثیر فتودینامیک تراپی (لیزر + ایندوسیانین)، ایندوسیانین تنها و کلرهگزیدین به طور معنی دار بیشتر بود. تابش لیزر 810 سبب شد رشد باکتری به صفر برسد. پس از لیزر 810، براساس میانگین قطر هاله های عدم رشد به ترتیب موثرترین ها: کلرهگزیدین، لیزر + ایندوسیانین (فتودینامیک تراپی) و در نهایت ایندوسیانین بودند، هر چند آزمون آماری تفاوت معنا داری میان این سه گروه از جهت تاثیر آنتی میکروبیال نشان نداد.

تحت شرایط اجرای این تحقیق، تابش لیزر؛ لیزر + ایندوسیانین و ایندوسیانین تنها توانستند از کلونیزاسیون میکروبی بکاهند و در این میان تابش لیزر دیود با طول موج 810 نانومتر از نوع Infrared تاثیر ضد میکروبی بیشتری بر استرپتوکوک سالیواریوس داشت.

اثر پالس های اپتیکی فمتوثانیه با استفاده ازیک سیستم میکرو رینگ غیرخطی برای جراحی انکساری چشم مورد مطالعه قرار گرفته است. روش ماتریس پراکندگی برای مطالعه درمان با استفاده از پالس لیزر از طریق یک سیستم تشدیدکننده شامل N میکرورینگ مورد بررسی قرارگرفته است. یک سالیتون با پهنای پالس نانوثانیه به عنوان منبع تغذیه وارد سیستمی که متشکل از شش میکرورینگ با جنس سیلیکونی آمورف هیدروژن (a-Si:H) است می شود و یک پالس فمتوثانیه تولید می کند.

در این مطالعه، طراحی جدیدی از یک میروحلقه جهت جراحی انکساری چشم با روش عددی انجام شده است. در مدل پیشنهادی اثر شدت میدان الکتریکی از سمت لیزر در خروجی میکروحلقه بررسی شده است.

نتایج به دست آمده نشان داده است که تولید پالس با پهنای فوق العاده کوتاه با FWHM=150 fs به دست می آید که برای درمان مشکلات نزدیک بین و دوربین در نانوجراحی چشم قابل استفاده است.

فرکانس پالس های تولید شده توسط ساختار میکروحلقه سبب استفاده از این سیستم برای جراحی انکساری چشم خواهد شد. از طرفی با توجه به کوتاه بودن پالس لیزر پیشنهادی امکان به کارگیری ساختار برای سیستم های جراحی پیچیده تر نیز پیشنهاد می گردد.

روش های مختلفی برای درمان سرطان وجود دارد که از میان آنها، فوتوداینامیک تراپی به علت حداقل عوارض جانبی ناشی از درمان، نسبت به برخی از روش های دیگر مورد توجه قرارگرفته است. سه فاکتور مهم درروش فوتوداینامیک تراپی، نور، حساس گر نوری و گونه های فعال اکسیژن می باشند که منجر به مرگ سلول های سرطانی می گردند. استفاده از نانوذرات در این روش سبب هدفمند شدن و ایجاد حداقل آسیب به بافت های سالم و امکان درمان تومورهای عمیق می شود.

در این پژوهش نانوذرات تیتانیوم اکسید با ناخالصی استرانسیوم به روش هم رسوبی ساخته شده و به داروی دوکسوربیسین متصل شده و توانایی آنها در درمان سرطان به وسیله فوتوداینامیک تراپی بررسی شد.

 برای ساختار شناسی نانو ذرات از آن ها آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و جهت بررسی سطحی و ریخت شناسی نانو ذرات آنالیز میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) به کار گرفته شد. برای بررسی گروه های عاملی از طیف نگاری مادون قرمز (FTIR) استفاده گردید و خواص نوری نانو ذرات با طیف نگاری فوتولومینسانس (PL) بررسی شد. توانایی نانوذرات ساخته شده در تولید گونه های فعال اکسیژن با استفاده از شناساگر های متیلن بلو و آنتراسن بررسی گردید. با توجه به نتایج، کاهش بیش از 50 درصدی در شدت جذب شناساگر های متیلن بلو و آنتراسن پس از پرتودهی و در حضور دوکسوربیسین متصل به نانوذرات، به ترتیب تولید رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن یگانه را نشان می دهد.

اسیدآمینه والین یکی از 22 اسیدآمینه اصلی یاخته های زنده و از اسیدهای آمینه ضروری در رژیم غذایی انسان است. اسیدآمینه والین نیز در ساخت برخی میانجی های عصبی موثر است. وجود مقادیر بسیار کم اسیدآمینه والین C5H11NO2))، در خون نشانی از نقص در سیستم سوخت وساز بدن آنها است که این عمل باعث بروز بیماری های متابولیکی می شود. روش پراکندگی رامان بهبود یافته سطحی (SERS)، روشی دقیق برای شناسایی مواد زیستی و مواد شیمیایی با غلظت های بسیار کم می باشد. در این مقاله، برای شناسایی اسیدآمینه والین، جهت کنترل بیماری های ناشی از آن از بسترهای پوشش داده شده با نانوذرات نقره استفاده شده است.

با استفاده از نمک نقره و عامل کاهنده تری سدیم سیترات دوآبه، نانوذرات نقره به روش ساده شیمیایی (لی و میسل) ساخته شدند و با روش چرخشی (اسپین - کت)، نانوذرات نقره بروی بسترهای شیشه ای پوشش داده شدند. در نهایت، با استفاده از این بسترهای SERS، به عنوان حسگرهای پلاسمونیکی و طیف سنجی رامان بهبود سیگنال رامان ارتعاش های مولکولی اسیدآمینه والین به وسیله بسترهای SERS، به عنوان حسگرهای پلاسمونیکی و طیف سنجی رامان، شناسایی شدند.

 نانوذرات نقره ساخته شده، نانوذراتی کروی و شبه کروی هستند که با مشاهده قله تشدید پلاسمونی در 410 نانومتر تشکیل نانوذرات نقره را تایید می کند. بسترهای فعال SERS، با نانوذرات پوشش داده شده اند که باعث بهبود سیگنال رامان می شود. بهبود سیگنال رامان، ناشی از تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات است. بسترهای فعال SERS، نانوذرات نقره به صورت لایه نشانی شده روی  بستر شیشه ای، برای تشخیص اسیدآمینه والین، ساخته شدند و حد تشخیص آن 9-10 مولار و همچنین انحراف استاندارد نسبی (RSD)، برای شش اندازه گیری مکرر در غلظت  9-10 مولار 30/4 درصد به دست آمد. بنابراین نتایج رامان بدست آمده نشان می دهد که بسترهای فعال SERS، نانوذرات نقره برای تشخیص اسیدآمینه والین، با روش های توسعه یافته نتایج امیدوارکننده ای را برای مطالعات مبتنی بر SERS نشان می دهد و می تواند منجر به توسعه حسگرهای میکرونی می شوند.

در طیف سنجی رامان، بسترهای فعال SERS، که با نانوذرات نقره پوشش داده شده اند؛ مورد توجه هستند که به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات نقره و پراکندگی نور از ذرات نقره بزرگتر است چون سیگنال رامان ارتعاش های مولکولی اسیدآمینه والین را تقویت می کنند. با کاهش غلظت اسیدآمینه والین لایه نشانی شده روی بسترهای فعال SERS، به دلیل کاهش تعداد ارتعاش های مولکولی، سیگنال رامان نیز تضعیف می شود که با افزایش میزان زبری سطح بسترهای فعال SERS، می توان سیگنال رامان را به دلیل افزایش میزان پراکندگی نور از مراکز زبر افزایش داد. این مراکز زبر، همان ذرات بزرگتری هستند که در حین لایه نشانی به روش چرخشی (اسپین-کت) ایجاد می شوند و در نتیجه با افزایش میزان پراکندگی نور از خود، منجر به بهبود سیگنال می شوند و در ادامه ارتعاش های مولکولی اسیدآمینه والین به وسیله بسترهای SERS، به عنوان حسگرهای پلاسمونیکی و طیف سنجی رامان، شناسایی شدند.

پروتئین به عنوان بزرگترین درشت مولکول موجود در بدن از جمله مهم ترین اجزای ارگانیسم های زنده است که نقش بسیار اساسی و مهمی را در این سیستم ها دارد. این مواد از توالی زنجیره های آمینواسیدی تشکیل شده اند که براساس نوع پروتئین، تعداد این آمینواسیدها می تواند تا چند هزار نیز برسد. انتقال انرژی زیستی در مولکول های پروتئین یکی از مباحث مهم در بیولوژی می باشد که در فرایندهای بسیاری همچون انقباض عضلات، تکثیر DNA، انتقال پالس نوروالکتریک بر روی نورولما، کار با پمپ کلسیم و سدیم و غیره حیاتی است.

در این کار، انتقال انرژی زیستی در مولکول های پروتئین مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا با در نظر گرفتن تابش لیزر، تاثیر دمای اعمال شده روی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. با بکارگیری نظریه سیستم های غیرخطی، معادلات تحول سیستم و شار انرژی به دست آمده و اثر دمای اعمال شده و نیز اختلاف دمای بین دو انتهای سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است.

شار انرژی در بازه های زمانی مختلف شامل پیک هایی می باشد. به طوری که توالی با طول 20 سایت، پیک های بالاتری را نسبت به دو توالی دیگر با طول های 150 و 300 نشان می دهد. شار انرژی نسبت به دما نیز یک سری نوسانات از خود نشان می دهد. با ثابت نگه داشتن دمای منبع سرد و تغییر دادن دمای منبع گرم، شاهد تغییرات شار انرژی نسبت به اختلاف دمای منبع گرم و سرد بودیم. از طرفی با تغییر همزمان و هم اندازه دمای منبع سرد و گرم، تغییرات شار انرژی نسبت به دمای منبع گرم را بررسی کردیم.

تغییرات شار انرژی نسبت به زمان رفتار کاملا آشوبناک از خود نشان می دهد و با کاهش طول توالی مقدار شار انرژی افزایش می یابد. همچنین در این مطالعه، شاهد تاثیرات دما ناشی از تابش نور لیزر بر روی شار انرژی بودیم به طوری که مشاهده کردیم شار انرژی عبوری از سیستم در دمای 345 کلوین به ماکزیمم مقدار خود می رسد. با اعمال گرادیان دمای متغیر، نتیجه گرفتیم که از اختلاف دمای 10 درجه کلوین به بالا با کاهش طول توالی، مقدار شار انرژی افزایش می یابد. با اعمال گرادیان ثابت دما مشاهده کردیم که وقتی دمای منبع گرم به 345 کلوین می رسد، مقدار شار انرژی به بیشترین مقدار خود می رسد.