Hipertermia de nanopartículas magnéticas en fantomas: de la teoría al experimento
Los tratamientos médicos contra el cáncer basados en nanopartículas, como la hipertermia magnética, son ampliamente investigados en la actualidad. Sin embargo, hay numerosos factores que dificultan su predictibilidad, reproducibilidad y la interpretación de los experimentos (en términos de increment...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2024
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1267/1/1Vald%C3%A9s.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Los tratamientos médicos contra el cáncer basados en nanopartículas, como la hipertermia magnética, son ampliamente investigados en la actualidad. Sin embargo, hay numerosos factores que dificultan su predictibilidad, reproducibilidad y la interpretación de los experimentos (en términos de incremento de temperatura o absorción de potencia) cuando son llevados a cabo en sistemas in vitro o in vivo. Algunos de ellos son la influencia de la viscosidad del medio y los efectos de interacciones debido a la aglomeración de las nanopartículas. Esto nos conduce a tratar de entender como se comportan los sistemas no ideales que poseen distribuciones de parámetros intrínsecos a las nanopartículas, as como a estudiar las distribuciones de temperatura durante el calentamiento de la muestra.
El objetivo de esta tesis es abordar estos problemas a través de una retroalimentación entre enfoques teóricos y experimentales. Comenzamos por generar un marco teórico que nos permite entender como se comportan magnéticamente sistemas de nanopartículas simples (tanto no interactuantes como cadenas unidimensionales ideales), el rol de diferentes parámetros en la relajación magnética y explicar como el mismo agregado en diferentes condiciones experimentales puede tener un efecto beneficioso o perjudicial en la absorción de potencia.
Con este marco teórico a mano, preparamos sistemas de características controladas que obran de fantomas celulares. Estos consisten de nanopartículas fijas en una matriz de gel, tanto dispersas como formando agregados. Mediante una caracterización exhaustiva de las nanopartículas y de los fantomas, que incluye tanto estudios de microscopía como mediciones magnéticas, recolectamos información sobre su morfología, composición y comportamiento magnético en condiciones dc y ac. Para comprender
los resultados de magnetometría ac en condiciones típicas de hipertermia, modelamos sistemas similares a los reales, con distribuciones de tamaño, anisótropa y diferentes grados de aglomeración, tanto de manera analítica como efectiva.
Finalmente, volvemos a poner el foco sobre la medición y desarrollamos un método de análisis que permite obtener mapas de evolución del incremento de temperatura durante experimentos de hipertermia para diferentes puntos en los fantomas, de manera
simultanea y no invasiva. El mismo consiste en la adquisición de vídeos a través de una cámara termográfica y su posterior procesamiento. En contraste con las mediciones convencionales con sonda local, permite evaluar distribuciones de temperatura as como flujo de calor, potencia y da idea de las perdidas térmicas, lo cual es esencial para el entendimiento de experimentos in vitro, in vivo y de futuros tratamientos debido a la complejidad que introduce la perfusión sanguínea y las condiciones tumorales en la
interpretación de los resultados.
El desarrollo de este trabajo de tesis, en el cual los aspectos teóricos y experimentales se han alternado y retroalimentado a lo largo del mismo, nos ha permitido captar los factores físicos mas relevantes en los experimentos de hipertermia magnética abordados. Para resumir, llevamos a cabo exitosamente la síntesis y caracterización de tres muestras, logrando controlar sus propiedades morfológicas y magnéticas, as como obtener detalles de su composición. Con ellas, preparamos fantomas celulares en los cuales pudimos obtener aglomerados elongados de partículas mediante campos magnéticos ac típicos de experimentos de hipertermia. Los fantomas se caracterizaron extensivamente y se evaluó su absorción de potencia mediante métodos magnéticos (ciclos ac) y calorimétricos (estudios con cámara termográfica). Para reproducir estos ciclos ac mediante simulaciones, nos nutrimos de la información obtenida mediante la caracterización previa de los fantomas para desarrollar un modelo efectivo que mantiene los elementos esenciales para determinar su comportamiento magnético en estas condiciones. Desarrollamos, a partir de las medidas con la cámara termográfica, un método con mucha potencialidad para estudiar dinámica de calentamiento y distribuciones heterogéneas de nanopartículas en una matriz, con capacidad de análisis 2D que demuestra ser muy superior a las mediciones con sonda local. Este enfoque global sobre la hipertermia magnética abre el camino para nuevos estudios de sistemas de nanopartículas complejos utilizados en la aplicación. |
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