مدل‌سازی تأثیر همزمان فرآیندهای انتقال بار و انتقال انرژی در افزایش بهره درمان‌های فتودینامیکی

مقدمه: فتودینامیک‌تراپی روشی مؤثر برای درمان انواع سرطان‌ها و بیماری‌های پوستی است. مدل‌سازی فرآیندهای بیوفیزیکی دخیل در این روش به بهینهسازی آن کمک می‌کند. در این مطالعه با تکمیل مدل‌های دینامیکی قبلی که صرفاً توصیف‌کنندۀ فرآیندهای انتقال انرژی (موسوم به فرآیندهای نوع دوم) و تولید اکسیژن واکنشی در فتودینامیک‌تراپی بودند، امکان بررسی فرآیندهای انتقال بار (موسوم به فرآیندهای نوع اول) و تولید رادیکال‌های آزاد و تأثیر آن‌ها بر‌روی مرگ سلولی و بازده کل فتودینامیک‌تراپی فراهم شده است. روش بررسی: مدلی مبتنی بر واهلش حالات کوانتومی اجزای دخیل در فرآیند فتودینامیک‌تراپی ارائه شده است. در این مدل با نوشتن معادلات آهنگ، تغییرات زمانی جمعیت حالات مختلف بررسی شده است. کاهش غلظت بیومولکولهای واکنشی به‌عنوان معیاری برای سنجش بازده فتودینامیک‌تراپی درنظر گرفته شده است. علاوه‌بر‌این با در نظرگرفتن هر دو فرآیند وابستگی پارامتری به غلظت دارو و دوز نور تابشی بررسی شد. بیان ریاضی مدل به‌صورت دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی تزویج ‌شده است که با روش‌های عددی حل شده است. یافته‌ها: دو نوع حساسگر نوری فوتوفرین و باکتریوکلرین مورد بررسی قرار گرفت. غلظت اکسیژن در حالت سه‌گانه و غلظت بیومولکول‌های واکنشی در دو دارو متفاوت به‌دست آمد. غلظت بیومولکولها در پایان تیمار در مورد باکتریوکلرین نسبت به فوتوفرین به‌طور نسبی 40 درصد کاهش می‌یابد. حساسیت پاسخ باکتریوکلرین به غلظت‌های مختلف دارو و شدت‌های متفاوت نور بیشتر است. نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد که اگرچه فرآیندهای انتقال انرژی در بازده کل تأثیر به‌سزایی دارند، اما نمی‌توان تأثیر فرآیندهای انتقال بار را نیز نادیده گرفت. همچنین نتایج بررسی پارامتری دو نوع دارو حاکی از این است که در باکتریوکلرین که با هر دو نوع فرآیند باعث مرگ سلولی می‌شود، می‌توان با غلظت‌های پایین‌تر دارو و شدت‌های کمتر نور به نتایج مشابه یا بهتر از فوتوفرین که فقط با انتقال انرژی منجر به مرگ‌ سلولی می‌شود، دست یافت.