تحسين العلاج الاشعاعي نظريا بواسطة جزيئات النانو كعامل حساس للإشعاع

رسالة ماجستير

اسم الباحث : ولاء شعلان سرحان عبد

اسم المشرف : أ.م.د نغم محي التميمي

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الفيزياء

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

يتضمن هذا البحث دراسة نظرية لتعزيز العلاج الاشعاعي باستخدام جزيئات النانو كعامل حساس للإشعاع.
تم استخدام هياكل مختلفة من جزيئة الفا دي كليكوز بعد امتزازها على سطح ذرات الفضة النانوية
C6H12O6Ag3, C12H24O12Ag. تم تقييم خواص هذه المركبات باستخدام نظرية الكثافة
الوظيفية (DFT) مع الدالة الهجينة B3LYP مع مزيج من مجموعات الأساس لذرات الكاربون
والاوكسجين والهيدروجين (6‐311+G*) وللفضة النانوية (LANL2DZ) .
تم دراسة الخواص الالكترونية والتركيبة من خلال اجراء التحسين الهندسي للحصول على أفضل التكوينات
المستقرة لهياكل الجلوكوز مع الفضة من خلال الحصول على طاقات الاستقرار لكل من C6H12O6Ag3, C12H24O12Ag and C6H12O6 وقيمها على التوالي كانت – 687.140 ,-1520.447 ,-1124.712 بوحدة الهاتري. الهياكل الجزيئية المستقرة المدروسة تم حساب اطوال الاواصر بين الذرات, زوايا الربط
وزوايا ثنائية السطوح ودراسة خواص الالكترونية منها الطاقات الالكترونية وتوزيع الشحنات الالكترونية
وحساب فجوة الطاقة لكل للمركب بوحدة الالكترون فولط. كما تم حساب أنماط الاهتزاز لكل مركب .
من جهة أخرى تم تحليل ودراسة أطياف FTIR حيث وجد انه هناك توافق بين الدراسة النظرية والعملية
بعد دراسة خواص واستقراريه هذه الجزيئات. وقد استخدمت مع فوتونات ذو طاقات عالية ناتجة من
المعجلات الخطية او من المصادر المشعة.
ان الغرض كان من استخدام هذه الجزيئات هو لزيادة مساحة الجرعة الممتصة من الاشعاع داخل الخلايا
المصابة بالسرطان في الأعضاء البشرية )الرئة(. الية تفاعل هذه الجزيئات مع فوتونات الطاقة العالية لأشعة
X-Ray داخل الخلايا المصابة ينتج من تفاعل الالكترون – بوزترون. الهدف من هذا التفاعل زيادة مساحة
المقطع العرضي للتفاعل داخل الورم بواسطة جزيئات كلوكوز مع الفضة النانوية من اجل زيادة الجرعة
الممتصة داخل الورم دون الضرر بالخلايا السليمة المحاطة بالورم
استخدمت المركبات C6H12O6Ag3, C12H24O12Ag كعامل حساس للإشعاع لزيادة حساسية الاشعاعية
داخل الورم )الرئة( من تفاعل هذه الجزيئات مع الطاقات العالية لأشعة X-Ray بمدى يتراوح من 2 – 15
ميكا الالكترو فولط. وكانت حساسية الاشعاع SER نظريا عند المركب C6H12O6Ag3 عندما E=2Mev
, E=4Mev و E=6Mev قيمتها تساوي 13.86 بينما عند E=8Mev , E=10Mev قيمتها تساوي
14.75 وعند E=12Mev تساوي E=14Mev , 13.95 تساوي 14.83 عند اعظم قيمة للطاقة
E=15Mev قيمتها تساوي 15.64 لكن المركب C12H24O12Ag. عندما E=2Mev قيمتها 13.7
, E=4Mev , E=6Mev , E=10Mev قيمتها تساوي 12.9 , E=12Mev تساوي 12.5 , E=14Mev
تساوي 12.8 عند اعظم قيمة للطاقة E=15Mev قيمتها تساوي 12.9
هذه القيم من حساسية الاشعاع أحدث تقليص في عدد جلسات العلاج الاشعاعي تقريبا الى نصف المدة
الزمنية العلاجية وهذا يعتبر تحسن ملحوظ في تحسين العلاج الاشعاعي ما يعكس شيء إيجابي على نفسية
المرضى المصابين.

Improvement of radiotherapy theoretically by nano – molecules as radiosensitive agent

abstract

This research includes a theoretical study to enhance radiotherapy using nanoparticles as a radiation-sensitive agent. Different structures of the Alpha-D-glucose molecule (α‐D‐glucose–C6H12O6) were used after its adsorption on the silver nanoparticles surfaces C6H12O6Ag3 and C12H24O12Ag. The properties of these configurations were evaluated using density functional theory (DFT) with a hybrid B3LYP function (Becke, three-parameters, Lee-Yang-Parr) and with 6‐311+G* as a basis set for C, O, and H atoms. However, for silver (Ag) atoms the basis was LANL2DZ used.
The electronic properties and structure were studied by performing geometric optimization and obtaining the best configurations for the Alpha-D-glucose structures with silver nanoparticle’s by obtaining the stability energies for C6H12O6Ag3, C12H24O12Ag, and C6H12O6. Their values are – 687.140, – 1520.447, – 1124.712 respectively in Hatree units. The optimized structures were obtained by calculating the lengths of the bonds, bond angles and dihedral angles were also calculated, the electronic properties were studied, including the electronic energies, the distribution of electronic charges, and the energy gap for each compound, Vibrational modes were calculated for each compound.
On the other hand, FTIR spectra were analyzed and studied, where it was found that there is agreement between the theoretical and practical studies after studying the properties with stability of these molecules. They were used with high-energy photons resulting from linear accelerators or from radioactive sources.
The purpose of using these molecules is to increase the absorbed dose of radiation within infected cells in human organs (lungs). The goal of this reaction is to increase the cross-sectional area of interaction within the tumor by alpha–D glucose with silver nanoparticles in order to increase the absorbed dose within the tumor without damaging the healthy cells surrounding the tumor.
XIII
These molecules interacted with high energies of X-ray Radiation with a range of 2-15 MeV, the sensitivity to radiation (SER) is theoretically C6H12O6Ag3 compound E=2Mev, E=4Mev, E=6MeV equal13.86 while E=8 MeV,E=10 MeV equal14.75 ,E=12 Mev equal 13.95, ,E=14 Mev equal 14.84. At the maximum energy value of 15 MeV, equal 15.64 while C12H24O12Ag. E=2MeV equal 13.7, E=4MeV, E=6MeV, E=8MeV and E=10MeV equal 12.9, E=12MeV equal 12.5, E=14MeV equal 12.8. At the maximum energy value of 15 MeV, equal 12.9
These values of radiation sensitivity resulted in a reduction of the number of radiotherapy sessions by approximately half the duration of treatment time.