بررسي عددي رفتار سينماتيكي و ديناميكي دارو در رشد تومور مغزي با استفاده از روش ميدان فازي با در نظر گرفتن اثرات ميكرومحيط

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

سرطان يك از شايع¬ترين علل مرگ¬و¬مير در جهان است كه با رشد خارج از كنترل سلول¬ها همراه است. در ميان انواع مختلف تومورها، درمان تومورهاي مغزي بسيار چالش برانگيز است. به دليل مشكلات و خطرات روش¬هاي آزمايشگاهي، تحقيقات درباره¬ي سرطان با روي¬آوري به روش¬هاي محاسباتي آغاز شده و تغييرات اساسي كرده است. مدل¬سازي، تجزيه¬و¬تحليل و شبيه¬سازي رياضي نقش مهمي در توضيح رفتار تومور و رشد غير قابل كنترل سلول¬هاي سرطاني در مقياس¬هاي چندگانه¬ي زماني و مكاني دارد كه در نهايت، اين مدل¬هاي رياضي كه بر اساس مشخصات بيولوژيكي بنا شده¬اند ابزار قدرتمندي را براي توسعه خواص دارو و ارزيابي¬هاي پيش¬كلينيكي فراهم كرده¬ا¬ند. در اين مطالعه مدل جامعي ارائه گرديده كه به بررسي مورفولوژي تومور همزمان با دارورساني كه شامل رفتار فارماكوكينتيك و فارماكودايناميك است در دو مرحله رشد بدون رگ و رگ¬زايي به صورت دوبعدي مي¬پردازد. در اين پژوهش براي اولين بار رسانش دارو و ديناميك تومور با در نظر گرفتن شبكه مويرگي در ارتباط با جريان ميانبافتي در نظر گرفته شده است. ديناميك تومور با روش ميدان فاز مدل شده و شبكه مويرگي به روش گسسته-پيوسته هيبريدي در نرم افزار كامسول توليد شده است. مزيت روش گسسته-پيوسته هيبريدي اين است كه مي¬تواند فرايندهاي پيچيده بيولوژيكي رگ¬زايي مانند شاخه-زني و بازپيوندي را بخوبي مدل كند. به كمك مدل رياضي ارائه شده، علاوه بر مورفولوژي تومور و رفتار فارماكوكينتيك دارو، اثر برخي پارامترهاي مرتبط با دارو مانند نرخ اتصال داروي آزاد به گيرنده سلول¬ها، زمان تزريق دارو و فاصله بين هر تزريق بررسي شده است. نتايج اين مطالعه مطابق با مطالعات باليني نشان مي¬دهد كه مرحله رگ¬زايي بدليل افزايش مواد مغذي و اكسيژن توسط شبكه مويرگي توليد شده تاثير بسزايي در رشد تومور دارد. بدين صورت كه طبق نتايج حاصل شده در حالت دوبعدي اندازه تومور در مدت كمي پس از شروع مرحله رگ¬زايي در حدود 3 برابر اندازه آن در مرحله بدون رگ¬ مي¬شود. علاوه برآن، به دليل مشابه، شروع زمان شيمي¬درماني بهتر است زماني باشد كه لوپ¬هاي فعال در شبكه مويرگي شكل گرفته باشند تا انتقال دارو به طور مناسب صورت گيرد و بازه درمان كاهش يابد. شروع درمان در اين زمان نسبت اوايل مرحله رگ¬زايي مي¬تواند بازه درمان را تا 5 برابر كاهش دهد البته بايد توجه داشت كه در مسائل سه بعدي كه نزديك¬تر به واقعيت هستند ممكن است كاهش اين بازه نسبت به كاهش 5 برابري كمي كمتر يا بيشتر شود. براي درمان تومور در مرحله¬¬ي رشد بدون رگ يا حتي ابتداي رگ¬زايي تا قبل از تشكيل لوپ¬هاي فعال، شيمي¬درماني پيشنهاد نمي¬شود و روش¬هاي درماني ديگر مانند پرتودرماني طبق تجويز پزشك مي¬توانند در اين مراحل موثرتر واقع شوند. با افزايش نرخ اتصال داروي آزاد به گيرنده سلول¬ها، ميزان داروي وارد شده به سلول افزايش يافته و سلول¬هاي توموري بيشتري كشته مي¬شوند. اين مي¬تواند بازه زماني درمان را تا يك سوم نسبت به بازه درماني دارو با نرخ اتصال داروي آزاد به گيرنده سلول¬ها كم، كاهش دهد. به علاوه، زماني كه نرخ اتصال داروي آزاد به گيرنده سلول¬ها افزايش مي¬يابد، بدليل بيشتر متصل شدن داروي آزاد به سلول¬ها، غلظت دارو در ناحيه¬اي از دامنه محاسباتي به صفر مي¬رسد. اين بدان معنا است كه بافت¬هاي كمتري در معرض دارو قرار مي¬گيرند.

217358

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محسن ثقفيان

ابراهيم شيراني، مهدي نيلي احمدآبادي