纳米金靶向生物组织的光热治疗时域建模仿真

发布时间：2017-10-05 17:03

  本文关键词：纳米金靶向生物组织的光热治疗时域建模仿真

  更多相关文章： 激光 纳米金 局域表面等离子共振效应 光热模型 有限元法

【摘要】：近年来,激光在临床医学领域的应用渗透到了医学的各个方面,成为许多疾病治疗不可替代的手段,尤其在肿瘤的诊断和治疗方面,激光光热治疗更是开辟了另一条道路。研究激光与生物组织相互作用产生的热效应是肿瘤光热治疗的基础,获知生物组织吸收光后转化成的热量是肿瘤光热治疗的关键,对推动肿瘤光热治疗早日进入临床实践阶段有着不可磨灭的重要意义。纳米金颗粒隶属于金属纳米材料,被公认为是一种良好的复合多功能纳米颗粒的介质。其独特的等离子共振性质,更是在肿瘤光热治疗领域受到研究人员的广泛青睐。通过控制金属纳米颗粒的尺寸、形貌和结构,调节其表面等离子体共振峰峰位至近红外区(NIR,700~1300nm),此波长范围内生物组织中水和血红素对光的透过性最好,纳米金能在快速提高光热转化效率的同时极大限度地减少光热治疗过程中对正常细胞的损伤。同时纳米金颗粒易控的表面化学亲和力使其能与一些特定的蛋白质耦联,制备出功能化的纳米探针与肿瘤细胞靶向结合,在一定激光能量的照射下,纳米金颗粒快速产生的热量使局部温度增高,从而引起蛋白变性继而杀死肿瘤组织。以上这些特性都使得纳米金有望成为癌症临床治疗的新手段。针对目前尚未出现具有指导意义的肿瘤光热治疗理论模型,本文从激光与生物组织的相互作用出发,研究了生物组织对光的吸收散射效应及光对生物组织产生的热效应,通过传输理论辐射传输方程建立了光在生物组织中的时域传输模型,从生物组织内的光子密度值分布、曝光时间及生物组织的选择性吸收出发,依据Pennes生物传热方程建立了时域的热扩散模型。利用有限元算法对时域光传输和热扩散模型进行求解,定量的计算出纳米金靶向的生物组织内的光子密度值及温度分布。在一定程度上模拟出了激光照射生物组织一段时间后,生物组织体内的光热分布,尤其是纳米金靶向的肿瘤细胞吸收的热量。最后通过构建非匀质仿体对建立的光热模型进行仿真验证。仿真结果比较了纳米金的光热效应,并对不同纳米金浓度、不同曝光时间及不同激光功率值的大小对纳米金靶向生物组织光热治疗的影响进行了分析。本文的研究成果对提高肿瘤治疗的光热转化效率及活体治疗过程中的可靠性和安全性有着一定的指导意义。
【关键词】：激光 纳米金 局域表面等离子共振效应 光热模型 有限元法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R730.57
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 缩略语对照表10-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 激光在医学领域的应用及其生物效应14-16
• 1.3 纳米金的基本介绍16-18
• 1.3.1 纳米金颗粒简介及制备16
• 1.3.2 纳米金颗粒的光学特性16-17
• 1.3.3 纳米金颗粒在肿瘤治疗上的应用17-18
• 1.4 本论文的创新点及安排18-21
• 第二章 光在生物组织中的传输理论21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 光的吸收21-22
• 2.3 光的散射22-23
• 2.4 光在生物组织中传输的时域数学模型23-29
• 2.4.1 时域光传输方程的建立23-25
• 2.4.2 光源模型25
• 2.4.3 有限元法25-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 生物组织的热扩散模型31-38
• 3.1 光致热的原理31-32
• 3.2 激光光热转换32-33
• 3.3 激光热相互作用过程33
• 3.4 建立热扩散模型33-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 时域光热模型仿真与分析38-50
• 4.1 时域光热模型仿真过程38-42
• 4.2 实验结果及分析42-47
• 4.2.1 温度分布图比较42-45
• 4.2.2 不同参数之间值的比较45-47
• 4.3 所建模型的缺陷分析47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第五章 总结及展望50-52
• 5.1 总结50-51
• 5.2 未来展望51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-58
• 作者简介58-59

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2 李传新;潘春旭;;纳米科技现状及展望[A];中南地区第十六届电子显微镜学术交流会论文集[C];2007年

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