مدلسازي و شبيه‌سازي سازوكار فتوبليچينگ PpIX به منظور تعيين غلظت دارو درون بافت هدف در فتودايناميك‌تراپي

Modeling and Simulation of PpIX Photobleaching Mechanism to Determine Its Concentration within the Target Tissue in Photodynamic Therapy

امروزه ايده درمان فوتودايناميك (PDT)، يكي از پايه‌هاي اساسي روش‌هاي نوين درمان سرطان به‌شمار مي‌آيد. موضوع حايز اهميت در كاربرد اين روش درماني، دوزيمتري بهينه است. در حالت بهينه، بهتر است دوزيمتري PDT بر اساس تخمين دوز تجمع يافته اكسيژن يگانه درون بافت و مقايسه آن با مقدار آستانه باشد تا از نتيجه درمان اطمينان حاصل شود. مدلسازي فرايند درمان مناسب‌ترين روش براي تخمين دوز تجمع يافته اكسيژن يگانه درون بافت است. بنابراين لازم است اطلاعات كافي در مورد غلظت دارو درون بافت هدف، ميزان نور جذب شده به‌وسيله دارو، ميزان اكسيژن درون بافت هدف و برهمكنش بين آنها (منجر به توليد اكسيژن يگانه) به‌دست آيد. با توجه به اهميت تعيين مقدار دارو درون بافت هدف و توجه به اين امر كه به دليل فتوبليچينگ، كاهش قابل ملاحظه‌اي در غلظت دارو ضمن درمان رخ مي‌دهد، در اين تحقيق به مدلسازي و شبيه‌سازي اثر فتوبليچينگ پرداخته شده است. شبيه‌سازي در فضاي MATLAB انجام شده است. مقايسه نتايج شبيه‌سازي با نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه در حالت اعمال توزيع‌پذيري غيريكنواخت دارو، شبيه‌سازي در فاز اوليه افت سريع غلظت دارو، به‌خوبي از نتايج تجربي پيروي مي‌كند.

Today, the idea of photodynamic therapy (PDT) is considered as one of the fundamental basis of the new cancer treatment methods. One of the important issues in the application of this therapy is choosing the optimal dosimetry method. At best, PDT dosimetry should be done based on estimation of the accumulated singlet oxygen dose within the target tissue and comparison with the threshold value to ensure the efficacy of the treatment. In order to estimate the accumulated singlet oxygen level within the tissue, the most appropriate method is modeling the process of treatment. In this context, it is necessary to obtain enough information about the drug concentration within the target tissue, the amount of light absorbed by the drug, the amount of oxygen into the tissue, and the interactions between them that produce singlet oxygen. In this study modeling and simulation of the photobleaching has been investigated, considering the importance of the level of drug concentration in the target tissue which would be decreased by photobleaching. Simulation was done with Matlab software. A Comparison of simulation results with those of experimental methods showed that in the state of non-uniform drug distribution, simulation follows experimental results at the initial phase of rapid decline of drug concentration.