Application of microwave hyperthermia to mice tumors treated with ferric nanoparticles

Práce se zabývá optimalizací hypertermické léčby nádorových onemocnění pomocí superparamagnetických nanočástic. Superparamagnetické nanočástice ve formě koloidního roztoku umístěné v nádorové tkáni a vystavené střídavému magnetickému poli generují teplo v důsledku periodicky se opakujících změn magnetického pole, což následně způsobí ohřev nanočástic i jejich blízkého okolí. Tímto způsobem je rychleji dosažen požadovaný teplotní interval, ve kterém dochází k biologickým jevům vedoucím k redukci nádoru, a zároveň je docíleno více selektivního ohřevu. V rámci této diplomové práce byl realizován mikrovlnný planární aplikátor pro frekvenci 2,45 GHz. Bylo provedeno měření SAR ve fantomu svalové tkáně s výsledkem, že biologická tkáň s aplikovanými nanočásticemi se ohřívá rychleji než samotná biologická tkáň. A také bylo prostudováno chování superparamagnetických nanočástic za účelem optimalizace hypertermické léčby nádorových onemocnění. Vliv přítomnosti nanočástic byl testován v několika experimentech u myší. V rámci těchto experimentů byl popsán průběh teploty při hypertermii pro myši ošetřené nanočásticemi ve srovnání s myšmi kontrolními. Rovněž byl vyhodnocen vliv nanočástic na syntézu cytokinů. Za přínos této diplomové práce, který vyplynul z průběhu práce, je také možné považovat návrh vhodné metodologie experimentů pro studium účinku nanočástic na biologické tkáně a také studium možnosti optimalizovat hypertermickou léčbu nádorových onemocnění s pomocí těchto nanočástic.The thesis deals with the optimization of hyperthermic treatment of tumors with superparamagnetic nanoparticles. Superparamagnetic nanoparticles in the form of a colloidal solution placed in tumor tissue and subjected to alternating magnetic field generate heat as a result of periodically recurring changes in the magnetic field, which subsequently causes the nanoparticles to be heated and their surroundings nearby is thus heated as well. In this way, the desired temperature interval is achieved more rapidly, in which there are biological effects leading to tumor reduction, and the effect is more localized. In this diploma thesis a microwave planar applicator for 2,45 GHz frequency was realized. SAR measurements were made in the phantom of the muscle tissue, with the result that the biological tissue with applied nanoparticles heated faster than the biological tissue itself. And as well, the behavior of superparamagnetic nanoparticles was studied to optimize hyperthermia cancer treatment. The effect of nanoparticle presence was tested in several experiments in mice. These experiments described the course of hyperthermia temperature for nano-treated mice as compared to control mice. The effect of nanoparticles on cytokine synthesis was also evaluated. As a contribution of this diploma thesis, it is also possible to consider the design of a suitable methodology for experiments to study the effect of nanoparticles on biological tissues as well as the possibility of optimizing the hyperthermal treatment of tumor diseases with the help of these nanoparticles