Le champ d’application de la recherche consiste essentiellement à développer du tissu tumoral et à fabriquer des fantômes pour les thérapies du cancer photothermique plasmonique afin de valider les simulations numériques, ainsi que de spécifier les paramètres thérapeutiques pour les expériences in vivo afin d’évaluer le résultat thérapeutique. Ce protocole comble le fossé entre la modélisation numérique et la validation expérimentale pour la thérapie photothermique plasmonique, ainsi que l’estimation des paramètres thérapeutiques pour l’évaluation in vivo avant l’application clinique. Ce protocole offre une évaluation rentable de l’interaction photothermique plasmonique pour les tumeurs solides à l’aide de fantômes d’agarose avec surveillance par thermocouple, minimisant ainsi le besoin d’animaux pour les tests in vivo.
L’évaluation basée sur le fantôme permet de valider la simulation pour améliorer la précision du traitement et d’ajuster des paramètres tels que la concentration de nanoparticules et les paramètres d’itération pour soutenir des traitements sûrs et efficaces contre le cancer photothermique plasmonique. À l’avenir, nous voulons développer des tissus tumoraux plus réalistes produisant des fantômes impliquant la mélanine, l’hémoglobine ainsi que le flux sanguin. De plus, nous voulons explorer les injections multisites pour les grandes tumeurs.
Pour commencer, concevez un modèle tridimensionnel à l’aide d’un logiciel de CAO. Cliquez sur Nouveau, puis sur Créer pour concevoir un moule cylindrique creux. Appuyez sur Paramètres du document et choisissez Unités pour changer l’unité en millimètres.
Concevez un moule cylindrique d’un diamètre intérieur de 40 millimètres et d’une hauteur de 12 millimètres, ainsi que deux moules de masquage cylindriques solides. Utilisez le code G généré pour imprimer les moules à l’aide d’une imprimante 3D avec un filament d’acide polylactique. Pour la préparation de la première solution, ajoutez 0,35 gramme d’agarose à 33,18 millilitres d’eau déminéralisée dans un bécher.
Couvrez le bécher avec du papier d’aluminium pour éviter toute perte d’eau. Faites chauffer le bécher sur une plaque chauffante à 120 degrés Celsius tout en remuant jusqu’à ce que la solution devienne transparente. Réduisez ensuite la température de la plaque chauffante à 60 degrés Celsius et laissez la solution refroidir pendant 15 minutes.
Tout en remuant, ajoutez 1,82 millilitres de solution intralipidique et continuez à mélanger. Pour la deuxième solution, ajoutez 45 milligrammes d’agarose à 1,18 millilitre d’eau déminéralisée dans un bécher et couvrez d’une feuille d’aluminium. Après avoir chauffé et refroidi la solution comme démontré précédemment, ajoutez 106,2 microlitres de solution intralipidique et 3,21 millilitres de suspension de nanotiges d’or tout en remuant.
Conservez la solution deux sous agitation continue à 60 degrés Celsius jusqu’à utilisation. Pour préparer la troisième solution, ajoutez 25 milligrammes d’agarose à 2,44 millilitres d’eau déminéralisée dans un bécher et couvrez d’une feuille d’aluminium. Chauffez et refroidissez la solution.
Ajoutez ensuite 59 microlitres de solution intralipidique en remuant à 60 degrés. Pour la préparation d’un fantôme imitant le tissu tumoral, scellez d’abord le fond des moules cylindriques avec du parafilm. Placez le moule de masquage au centre.
Pour la préparation du fantôme informatique, versez la première solution dans les moules cylindriques jusqu’au repère supérieur du moule de masquage. Après solidification, retirez le moule de masquage pour créer une cavité pour la région tumorale. Ensuite, remplissez la cavité avec la solution deux et laissez-la se solidifier.
Ajoutez ensuite la solution un sur le dessus du fantôme et laissez-le se solidifier complètement. Pour la préparation du fantôme IV, insérez un moule de masquage plus petit et remplissez la cavité autour de celui-ci avec la solution deux. Après la solidification, retirez le plus petit moule et remplissez la cavité restante avec la solution trois.
Ajoutez la solution un sur le dessus et permettez une solidification complète. Ensuite, insérez des thermocouples dans des capillaires en verre qui ont été coupés à la longueur voulue. Percez les fantômes aux emplacements radiaux et axiaux spécifiés.
Une fois que tous les thermocouples sont en place, placez soigneusement le fantôme dans une boîte de Pétri en verre pour une irradiation infrarouge NIR ultérieure. Positionnez la boîte de Pétri en verre de manière à ce que la région centrale de la surface supérieure du fantôme soit perpendiculaire et alignée axialement à l’extrémité de la fibre optique de la source de lumière infrarouge NIR. Connectez ensuite le système d’acquisition de données à l’ordinateur et lancez le logiciel de vue de laboratoire.
Allumez la source de lumière infrarouge NIR et commencez à enregistrer les données de température en appuyant sur le bouton de lecture du logiciel. Irradiez le fantôme pendant 20 minutes dans une pièce sombre. Éteignez ensuite la source lumineuse NIR et arrêtez l’enregistrement.
Tracez maintenant la température moyenne enregistrée en fonction du temps, puis tracez la température expérimentale moyenne en fonction de la température simulée à tous les emplacements du thermocouple. L’augmentation de la température dans la distribution IT du fantôme de tissu tumoral intégré dans des nanotiges d’or était plus élevée que dans la distribution IV en raison d’une diffusion accrue dans la distribution IV. L’élévation maximale de la température était d’environ 11 degrés Celsius pour la distribution IT et de six degrés Celsius pour la distribution IV à l’emplacement du thermocouple zéro trois.
La racine carrée maximale de l’erreur quadratique pour les distributions intratumorale et intraveineuse était de 2,10 degrés Celsius et de 1,94 degré Celsius, respectivement.
