شبیه‌سازی نقش درمان ضدرگ‌زایی در رفتار جریان سیال و رسانش ماکرومولکول در تومور جامد غیرهمگن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 استاد، گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

مطالعه حاضر مدل عددی مبتنی بر مدل‌های ریاضی حاکم بر رفتار جریان سیال و انتقال دارو در تومورها را توسعه می دهد تا به بررسی رسانش ماکرومولکول (IgG) به یک تومور غیریکنواخت، شامل بخش های مختلف موجود در تومور جامد واقعی، تحت تاثیر هنجارسازی عروقی بپردازد. در این پژوهش اندازه تومور در بازه متفاوتی ( 0.23≤R_eq≤2.79cm) در نظر گرفته می شود. مساحت زیر نمودارهای توزیع غلظت میانگین دارو و انحراف از آن بر حسب زمان در ناحیه توموری به عنوان مقدار داروی تحویلی و یکنواختی توزیع داروی تحویلی برای بررسی کیفیت دارورسانی مطالعه می شوند. نتایج نشان می دهند که رفتار جریان سیال میان بافتی و توزیع غلظت عامل درمانی، قبل و بعد از هنجارسازی، به اندازه تومور وابسته می باشند. هنجارسازی در تمام اندازه ها سبب کاهش فشار سیال میان بافتی می شود که با کم شدن اندازه تومور، افت فشار ناشی از هنجارسازی افزایش می یابد. هنجارسازی در زمان های متفاوتی که وابسته به اندازه تومور است، سبب بهبود توزیع غلظت آنتی بادی می شود. با این حال از منظر معیارهای میانگین مکانی-زمانی، هنجارسازی عروقی در 0.46≤R_eq≤0.93cm با افزایش یکنواختی توزیع، سبب بهبود رسانش IgG به ناحیه توموری می شود. این پژوهش با بحث راجع به سازوکارهای اثرگذار در کارکرد هنجارسازی می تواند چشم‌اندازی برای مطالعات درون‌تنی و برون‌تنی فراهم کند که از درمان ترکیبی ضدرگ زایی و شیمی درمانی بهره می برند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of the role of the anti-angiogenic therapy in fluid flow behavior and macromolecule transport into a heterogeneous solid tumor

نویسندگان [English]

  • Mahya Mohammadi 1
  • Cyrus Aghanajafi 2
  • Majid Soltani 3
1 Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The present study develops a numerical approach based on the mathematical models governing the behavior of fluid flow and drug transport in tumors to investigate the delivery of a macromolecule (IgG) under the effect of the vascular normalization into a non-uniform tumor, including different parts of a real solid tumor. In this study, different sizes of tumor in the range of 0.23≤R_eq≤2.79cm is considered. The area under the curves of the drug average distribution and its deviation in the tumor site over time is studied as the amount of drug delivered and uniformity of delivered drug to assess the quality of drug delivery. Results show that before and after normalization, the behavior of interstitial fluid flow and the distribution of therapeutic agent concentration depends on the tumor size. Normalization in all sizes reduces the interstitial fluid pressure, which this pressure drop increases as the tumor size reduces. Normalization improves the antibody concentration distribution at different times depending on the tumor size. However, from the point of view of the average spatiotemporal criterion, vascular normalization improves IgG delivery into the tumor site in 0.46≤R_eq≤0.93cm by increasing the distribution uniformity. This research, by discussing the mechanisms affecting the normalization efficiency, can provide insights for in vivo and in vitro studies that address the combination of anti-angiogenic therapy and chemotherapy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluid flow
  • Drug transport
  • Non-uniform tumor
  • Vascular normalization
  • Combo-therapy