Till innehåll på sidan

Synthesis and Characterization of Nanoprobes for X-Ray Fluorescence Computed Tomography (XFCT) Bio-imaging

Tid: Fr 2020-12-18 kl 14.00

Plats: Via Zoom https://kth-se.zoom.us/j/69899182230, Stockholm (English)

Respondent: Yuyang Li , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik

Opponent: Professor Ender Suvaci, Eskisehir Technical University

Handledare: Professor Muhammet Toprak, Tillämpad fysik; Professor Hans Hertz, Tillämpad fysik

Exportera till kalender

Abstract

Röntgenfluorescenstomografi (XFCT) är en ny och lovande teknik för biomedicinsk avbildning. Det kompakta KTH-XFCT systemet har en röntgenemission på 24 keV och möjliggör avbildning med hög spatial upplösning (200 𝜇m). Eftersom XFCT är en ny modalitet behövs forskning och utveckling av lämpliga kontrastmedel. Nanomaterial har använts brett som kontrastmedel inom många etablerade avbildningstekniker, så som magnetresonanstomografi (MR), positronemissionstomografi (PET) och datortomografi (CT). Nanomaterial har flera fördelar jämfört med traditionella kontrastmedel, exempelvis längre blodcirkulationstider, större yta per volym och överlag förbättrad kontrast. Däremot begränsas användningen av nanomaterial som kontrastmedel av egenskaper såsom biokompatibilitet och toxicitet vilket bestäms av fysikokemikaliska egenskaper såsom storlek, morfologi och ytkemi. Därför är studier av syntes samt karakterisering av nanomaterial viktigt för biomedicinska tillämpningar. I denna avhandling har en grupp grundämnen (Y, Zr, Nb, Ru, Rh) valts ut baserat på att deras K-absorptionskanter matchar röntgenemissionen på 24 keV hos KTH-XFCT systemet. Y, Zr, Nb, Ru och Rh nanopartiklar synteserades med hydrotermiska samt polyol-metoder och klassades som antingen keramiska eller metalliska nanopartiklar. Röntgenfluorescensen från nanopartiklarna påvisades med KTH-XFCT systemet. De metalliska nanopartiklarna med mindre storlek baserade på Ru och Rh valdes ut och studerades närmare i termer av syntesparametrar samt in vitro toxicitet i cellkulturer. Ytegenskaper hos dessa metalliska nanopartiklar undersöktes för att uppvisa deras isoelektriska punkter samt PVP-ytskikt. Morfologiskt kontrollerbara Rh nanopartiklar tillverkades genom att introducera olika tillsatser under syntesprocessen, vilket sedan användes för att påvisa att cytotoxiciteten är morfologi-beroende. Ytan hos de metalliska nanopartiklarna modifierades med ett skikt av kiseldioxid för att ytterligare förbättra biokompatibiliteten. Murina makrofager och mänskliga cellinjer för äggstockscancer användes för att evaluera toxiciteten in vitro. Röntgenfluorescensavbildning med nanopartiklarna demonstrerades både med hjälp av mjukvävnad-liknande fantomer samt med in situ experiment i avlivna möss. Resultaten indikerade både spatial upplösning och observerbar koncentration av ackumulerade nanopartiklar i KTH-XFCT systemet. I detta arbete demonstreras för första gången potentialen hos en grupp utvalda nanomaterial som kontrastmedel för XFCT. Detta arbete inkluderar studier av syntes, ytkemi, in vitro toxicitet samt detektionssensitiviteten hos de metalliska nanopartiklarna.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-286262