The behavior of plasma-generated reactive species in plasma medicine

Datum: 5 maart 2018

Locatie: Campus Drie Eiken, Promotiezaal Q0.02 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk (route: UAntwerpen, Campus Drie Eiken)

Tijdstip: 14.30 uur

Promovendus: Christof Verlackt

Promotor: Annemie Bogaerts, Erik Neyts

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Christof Verlackt - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

De behandeling van kanker vormt één van de grootste uitdagingen voor de medische wereld, waar de zoektocht naar nieuwe therapieën blijft doorgaan. Het probleem ligt voornamelijk bij de muterende eigenschappen van kankercellen. Deze geven hen de mogelijkheid om zich continu aan te passen, waardoor de differentiatie met gezonde cellen moeilijk wordt en waarbij de kankercellen immuun kunnen worden voor de antikankerbehandelingen. Hierdoor zijn er steeds selectievere en efficiëntere methodes nodig. In deze context kunnen koude atmosferische plasma’s een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van efficiënte antikankerbehandelingen. Dit omdat koude plasma’s in staat zijn om biologisch reactieve deeltjes te produceren (reactieve zuurstof en stikstof deeltjes, ENG: RONS), die ook door de cellen zelf aangemaakt en gebruikt worden. Deze RONS kunnen gebruikt worden om stress te induceren op het biologisch materiaal, welke schadelijk zijn voor kankercellen en de gezonde cellen stimuleren. Echter, de onderliggende mechanismes tijdens de behandeling zijn nog grotendeels onbekend.

In deze thesis werd de rol van RONS bestudeerd wanneer ze in contact komen met het biologisch materiaal. Dit werd uitgevoerd door gebruik te maken van computersimulaties om zo gedetailleerde informatie te kunnen verschaffen over de verwachte mechanismes. Deze thesis kan opgedeeld worden in twee delen: (i) het bestuderen van de chemische modificaties van biologische componenten, veroorzaakt door RONS, met behulp van moleculaire dynamica (MD) simulaties; (ii) het onderzoeken van het transport en gedrag van plasma-gegenereerde reactieve deeltjes in vloeibaar water, door gebruik te maken van zowel MD als 2D fluid dynamische (kortweg, fluid) simulaties. Voor het eerste deel werden drie biologische systemen beschouwd: suikers (meer specifiek, D-glucose), DNA en eiwitten. In alle drie de gevallen werden chemische modificaties aangetroffen, die gedomineerd werden door oxidatieprocessen welke systeem-specifiek waren en consistent met experimentele observaties.

Samengevat kan gesteld worden dat het werk, gepresenteerd in deze thesis, gedetailleerde informatie verschaft over de initiële interacties tussen de plasma-gegenereerde deeltjes en het behandelde biologisch materiaal. Echter, door de hoge flexibiliteit van de gebruikte plasma’s, alsook de brede waaier aan biologisch materiaal, zijn de initiële interacties sterk afhankelijk van de gebruikte condities. Hierdoor is het belangrijk om de invloed van verschillende parameters op de productie van biologisch relevante RONS te bestuderen om zo beter inzicht en controle te verkrijgen op de initiële interacties met het behandelde materiaal. Enkel op deze manier kunnen de biologische reacties beter begrepen en gecontroleerd worden tijdens het gebruik van koude plasma’s in medische toepassingen zoals wond- en kankerbehandeling.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen