انجمن نجم شمال



بررسی مهار رشد سلول‌های سرطانی پستان با استفاده از پلاسمای اتمسفری سرد
مقدمه:
سرطان پستان شایع‌ترین سرطان و دومین علت مرگ ناشی از سرطان در میان زنان است. با توجه به عوارض جانبی درمان‌های رایج، محققان به دنبال یافتن روش هایی با کمترین عوارض و بالاترین میزان مرگ در این سلول‌ها هستند، بدون آنکه آسیبی به سلول‌های سالم برسانند. بر این اساس از اثر پلاسمای اتمسفری سرد بر روی سلول‌های سرطانی پستان رده MCF_7 استفاده شد. در این روش از امواج الکترومغناطیسی برای مهار رشد سلول‌های سرطانی استفاده می‌شود.
پلاسما یک گاز شبه خنثی است که تقریبا 99% جهان را تشکیل می‌دهد. پلاسما حالتی از ماده است (حالت چهارم ماده) که در دمای بسیار بالا به وجود می‌اید و در این وضعیت ساختار مولکولی خود را از دست می‌دهد. پلاسما گازی است یونیزه شامل فوتون‌ها، الکترون‌ها، یون های مثبت و منفی، اتمها، رادیکال‌های آزاد و مولکول‌های برانگیخته و غیر برانگیخته که دائم در حال برهمکنش با یکدیگر هستند. پلاسما انواع گوناگونی شامل پلاسمای داغ، گرم و پلاسمای سرد دارد. بیشتر پلاسماها از نوع داغ و در حدود چهار هزار درجه سانتی گراد هستند، که فقط مصرف صنعتی دارد. پلاسمای سرد یا غیر حرارتی نوعی پلاسمای تولید شده با تخلیه الکتریکی است. دمای پایین این نوع پلاسما، وجود گونه‌های فعال، ماهیت غیر تعادلی و عدم نیاز به راکتورهای خلا بزرگ باعث شده که در فعالیت‌های زیستی و پزشکی به این نوع پلاسما توجه ویژه شود. از انواع پلاسماهای غیر حرارتی اتمسفری می‌توان به کرونا، میکوهالوکاتد، پلاسما جت‌های فشار اتمسفری، تخلیه الکتریکی قوس‌های خزنده، تخلیه الکتریکی سد دی الکتریک و سوزن‌های پلاسما اشاره کرد.
در میان انواع روش‌های تولید پلاسمای سرد در زیست پزشکی، پلاسما جت بسیار مورد توجه قرار گرفته که به دلیل قابل حمل بودن، توانایی شارش نقطه‌ای و مصرف پایین انرژی است. پلاسمای خروجی از نازل دستگاه پلاسما جت مستقیما به سمت هدف شارش می‌کند. میزان شارش نیز به وسیله جریان و فشار گاز قابل کنترل و تغییرات و می‌تواند دوز خاصی را به منطقه خاصی از بدن انتقال دهد، بدون نیاز به محافظ دی الکتریک بر روی الکترودها و سیم‌ها عمل کند. پلاسما جت‌ها شامل 2 الکترود متحدالمرکز هستند که در میان آنها مخلوطی از گازها جریان دارند.
بررسی مهار رشد سلول‌های سرطانی پستان با استفاده از پلاسمای اتمسفری سرد

دستگاه پلاسما جت اتمسفری سرد

پلاسما جت اتمسفری به دلیل داشتن دمای پایین در حد دمای اتاق کاربردهای پزشکی متفاوتی دارد. تعامل پلاسما جت با سلول‌ها و بافت‌های زنده بدن موجب می‌شود که در روندهایی نظیر استریلیزاسیون، درمان زخم، انعقاد خون و سفید کردن دندان‌ها کاربرد پیدا کند. در سال 2010، کیم و همکارانش اثر پلاسماهای غیر حرارتی را بر روی سلول‌های سرطانی مورد بررسی قرار دادند و نشان داد که این نوع پلاسما اثرات ضد تکثیری و القای آپوپتوز بر روی سلول‌های سرطانی دارد.
مواد و روش‌ها
برای ایجاد پلاسمای سرد، از گاز سبک هلیوم با خلوص 99/99 درصد استفاده شد. برای اینکه گاز هلیوم به صورت کامل یونیز گوگرد، درصدی گاز اکسیژن به آن اضافه شد تا مخلوط گاز هلیوم 95% و اکسیژن5% وارد نازل دستگاه و بر اثر ایجاد میدان الکتریکی به پلاسما تبدیل شود. برای ایجاد میدان الکتریکی از یک منبع تغذیه با ولتاژ ورودی 220 ولت شهری و خروجی 13 کیلو ولت پیک تو پیک استفاده گردید. ایجاد میدان الکتریکی در نازل دستگاه اتفاق افتاد. مخلوط گاز با فشار 7/0 لیتر در ساعت وارد نازل دستگاه شد و در مجاورت سیم پیچ درون لوله پیرکس که ایجاد میدان مینمود، با پلاسما تبدیل و از لوله پیرکس به طول 2 سانت به رنگ بنفش پر رنگ خارج گردید. سلول‌های سرطانی پستان رده MCF_7 در محیط کشت DMEM و FBS 10% در دمای 37 درجه سانتی گراد و CO2 %5 نگهداری شدند. محیط کشت هر 48 ساعت تعویض گردید و کشت ادامه داده شد تا سلول‌ها به تراکم 80% در هر فلاسک رسیدند.
یافته‌ها
بررسی مورفولوژی سلول‌های درمان شده با پلاسما
سلول‌ها در مدت 15 ثانیه درمان با پلاسما، تنها تحت استرس بودند و در زمان 30 ثانیه کاهش قابل ملاحظه ای در تعداد سلول‌ها به پشم خورد و بیانگر جدا شدن سلول‌ها از سطح پلیت بود. در زمان 45 ثانیه، بیشترین میزان جدا شدن سلول‌ها از سطح و همچنین از دست رفتن ارتباطات بین سلولی در چاهک مشاهده شد. بر این اساس، زمان 45 ثانیه مناسب ترین زمان قرارگیری سلول‌ها در معرض تابش پلاسما با استفاده از مشاهدات حاصل از میکروسکوپ معکوس بود.
بررسی مهار رشد سلول‌های سرطانی پستان با استفاده از پلاسمای اتمسفری سرد

تیمار پلاسما در 45 ثانیه

بررسی درصد زنده ماندن سلول‌های درمان شده با پلاسما:
به منظور بررسی تاثیر پلاسمای اتمسفری سرد بر روی سلول‌های سرطانی MCF_7از روش MTT استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان اعمال پلاسما درصد زنده ماندن سلول‌ها به طور معنی داری کاهش می‌ابد. همپنین، این درصد بین سلول‌های درمان شده و سلول‌های سرطانی که درمان نشده بودند، معنی دار بود. در درمان به مدت 45 ثانیه به پلاسما جت سرد، کمترین میزان سلول‌های زنده مشاهده شد. همه سلول‌ها از سطح جدا شده و علامت چروکیدگی در آنها ظاهر شده است که با پلاسما تیمار نشده اند و در این تحقیق بعنوان کنترل در نظر گرفته شده اند، کاملا ارتباط سلول_سلول و سلول_سطح حفظ شده است.
بررسی مهار رشد سلول‌های سرطانی پستان با استفاده از پلاسمای اتمسفری سرد

تصاویر حاصل از میکروسکوپ معکوس

بحث
مکانیسم عملکرد پلاسما هنوز به درستی مشخص نشده، اما بیشتر محققان این نحوه عملکرد را به مواد تشکیل دهنده پلاسما مانند پراکسید هیدروژن، رادیکال‌های آزاد، آنیون‌های سوپراکسید، اکسیژن تک لایه، نیتریک اکسید و پراکسی نیتریک، رادیکال‌های پراکسیل، الکوکسیل و گونه های فعال اکسیژن مرتبط دانسته اند و نقش گونه های فعال اکسیژن ROS را پر رنگتر دانسته اند. هر یک از این مواد با اثر بر روی غشا و DNA باعث مرگ سلول‌های سرطانی می‌گردد. ولی هنوز مکانیزم آن معلوم نیست در شرایط عادی، ROS تولید شده توسط آنتی اکسیدان هایی مثل ویتامین های C و Eگلوتاتیون و آنزیم‌هایی مثل سوپراکسید، دسموتاز، پراکسیداز، کاتالاز کنترل می‌شود. در حالت عدم تعدل سلولی که سطح اکسیدان از آنتی اکسیدان بیشتر شود، باعث آسیب هسته، DNA، میتوکندری، پروتئین‌ها و چربی‌ها می‌شوند.
تنها سلول‌های خاصی قادر به تولیدROS و استرس‌های اکسیداسیونی برای تحریک تکثیر سلولی هستند که به غلظتROS درون سلولی وابسته است. در برخی موارد، ROS باعث تکثیر سلولی می‌گردد که شواهد حاکی از این است که به بیان تغییر یافته ژن‌های وابسته به رشد ارتباط دارد. داویس و همکارانش گزارش کرده اند که تطابق زودگر با استرس اکسیداتیو پراکسید هیدروژن در غلظت های پایین 3 تا 5 میکرومولار، رشد سلولی را 25 تا 40 درصد تحریک می‌کند، در حالی که غلظت پراکسید هیدروژن از حدود 120 تا 150 میکرومولار موجب توقف رشد سلولی می‌شود و افزایش مقاومت به پراکسید هیدروژن را مشخص می‌کند، در حالی که غلظت‌های بالای پراکسید هیدروژن اثر سمی شدیدی بر روی سلول‌ها دارد. رابینسون و همکارانش کشف کردند که اگر سلول‌ها با پراکسید هیدروژن تیمار شوند، مسمومیت در برابر پراکسید هیدروژن کاهش می‌یابد، این سازش احتمالا به این دلیل است که تیمار سلول‌ها با پراکسید هیدروژن باعث بیان بالای در آنتی اکسیدان ها مثل کاتالاز یا گلوتاتیون پراکسیدازها می‌شود.
نتیجه‌گیری
با توجه به نتایج این مقاله میتوان اظهار داشت که کاهش درصد فعالیت متابولیکی سلول‌های درمانی شده با پلاسما می‌تواند در ارتباط با ایجاد ROS در سلول‌ها باشد و با افزایش مدت زمان قرارگیری سلول‌های MCF_7 در معرض پلاسمای اتمسفری سرد، میزان ROS تولید شده نیز افزایش می‌ابد که منجر به کاهش رشد سلول‌های سرطانی می‌شود. بنابراین، استفاده از پلاسما جت اتمسفری سرد می‌تواند جایگزین مناسبی نسبت به دیگر روش‌های درمانی برای سرطان سینه باشد.
منابع
Kim, S. J., Chung, T. H., Bae, S. H., & Leem, S. H. (2010). Induction of apoptosis in human breast cancer cells by a pulsed atmospheric pressure plasma jet. Applied Physics Letters, 97(2), 023702.
Akter, M., Lim, J. S., Choi, E. H., & Han, I. (2021). Non-Thermal Biocompatible Plasma Jet Induction of Apoptosis in Brain Cancer Cells. Cells, 10(2), 236.
Freund, E., Miebach, L., Clemen, R., Schmidt, M., Heidecke, A., von Woedtke, T., ... & Bekeschus, S. (2021). Large volume spark discharge and plasma jet-technology for generating plasma-oxidized saline targeting colon cancer in vitro and in vivo. Journal of Applied Physics, 129(5), 053301.
Szili, E. J., Oh, J. S., Fukuhara, H., Bhatia, R., Gaur, N., Nguyen, C. K., ... & Short, R. D. (2017). Modelling the helium plasma jet delivery of reactive species into a 3D cancer tumour. Plasma Sources Science and Technology, 27(1), 014001.
Kim, K., Choi, J. D., Hong, Y. C., Kim, G., Noh, E. J., Lee, J. S., & Yang, S. S. (2011). Atmospheric-pressure plasma-jet from micronozzle array and its biological effects on living cells for cancer therapy. Applied Physics Letters, 98(7), 073701.
Kim, D. Y., Kim, S. J., Joh, H. M., & Chung, T. H. (2018). Characterization of an atmospheric pressure plasma jet array and its application to cancer cell treatment using plasma activated medium. Physics of Plasmas, 25(7), 073505.


نظرات: (0)
ارسال نظر جدید
نام 
ایمیل 
پررنگ کج خط دار خط دار در وسط | سمت چپ وسط سمت راست | قرار دادن شکلک انتخاب رنگ | پنهان کردن متن قراردادن نقل قول تبدیل نوشته ها به زبان روسی قراردادن Spoiler

کد:
عکس خوانده نمی شود

کد امنیتی را وارد کنید: