Estudio del proceso de calentamiento de nanopartículas magnéticas con campos magnéticos AC para su utilización en el tratamiento de tumores por hipertermia / Study on heating process of magnetic nanoparticles with AC fields for hyperthermia treatments

Mojica Pisciotti, Mary Luz (2009) Estudio del proceso de calentamiento de nanopartículas magnéticas con campos magnéticos AC para su utilización en el tratamiento de tumores por hipertermia / Study on heating process of magnetic nanoparticles with AC fields for hyperthermia treatments. Maestría en Física Médica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.

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Resumen en español

Dentro del esquema general de los nuevos avances tecnológicos para tratamientos contra el cáncer, la nanomedicina es una de las vertientes más prometedoras. En los últimos años la inclusión de la nanotecnología en este campo se ha dado de forma progresiva, haciéndose manifiesta en diversidad de aplicaciones, como en la marcación de células madre, el reconocimiento de células tumorales, la entrega de fármacos en sitios específicos, entre otras. Particularmente, entre los recientes procedimientos clínicos para control tumoral se cuenta una técnica conocida como hipertermia, mediante la cual se busca ubicar nanopartículas magnéticas dentro de una región tumoral en el organismo para posteriormente hacerlas interactuar con un campo magnético AC externo, fenómeno que al generar un incremento en la temperatura de la zona ocasiona la muerte de las células tumorales. A pesar de que se han reportado numerosas evidencias que sustentan la eficacia de dicha técnica, los tratamientos por hipertermia se aplican actualmente a escala de investigación. Un tratamiento de este tipo requiere que se tenga control detallado sobre una multiplicidad de factores antes de poder ejecutarse en la práctica. Uno de los elementos primordiales se relaciona con la elección del material magnético que debe usarse según los beneficios y ventajas que éste provea. Otro factor importante es el proceso mediante el cual dicho material en forma de nanopartículas magnéticas llega a la zona tumoral, es captado y posteriormente eliminado del organismo. En esta tesis de maestría nos hemos enfocado en estudiar algunas de las propiedades magnéticas y no magnéticas de nanopartículas de magnetita con potencial aplicación en tratamientos de hipertermia. Hemos trabajado con nanopartículas monodominio sintetizadas por precipitación química y recubiertas con cuatro tipos de surfactantes: ácido oleico, DEXTRAN, polietilenimina (PEI) y silica, las cuales caracterizamos morfológicamente con microscopía electrónica de transmisión. Hicimos comparaciones de los cambios que presentan ciertos comportamientos magnéticos de las nanopartículas por causa del tipo de revestimiento que poseen, lo cual es básico para entender las notables variaciones de las respuestas de las partículas cuando se someten a condiciones similares. Esto es coadyuvante en la optimización de la selección del material magnético con el cual se calentará el tumor. Las nanopartículas sintetizadas presentaron diámetros entre 5 nm y 26 nm aproximadamente, lo cual asegura que se trata de partículas monodominio que además se encuentran dentro de un rango de tamaños en el que el proceso de calentamiento exhibe una respuesta favorable. El estudio del calentamiento de las nanopartículas lo realizamos mediante la determinación del índice de absorción específico con mediciones de temperatura en función del tiempo para las muestras sometidas a un campo magnético alterno con condiciones de intensidad y frecuencia invariables. Estudiamos dicho calentamiento con algunas muestras dispersadas en solución orgánica y otras en solución acuosa. Finalmente, propusimos un método para determinar la cantidad de nanopartículas magnéticas presentes en un tejido a través de mediciones de magnetización y pruebas de captación natural. En la revisión literaria no se encontró ningún reporte sobre este tipo de cuantificación. Aún así, consideramos este desarrollo una herramienta fundamental para futuras referencias encaminadas a proponer protocolos de control sobre la cantidad de material magnético que se empleará en la técnica de hipertermia según el tumor a tratar.

Resumen en inglés

In the general scheme of new technological advances in treatments against cancer, the nanomedicine is one of the most promising aspects. In the last years the inclusion of nanotechnology in this field has been increasing progressively in diverse applications like stem-cell marking, tumor cells recognition, targeting and delivery of drugs to a specific site, among others. Particularly, among recent clinical procedures for tumoral control there exists a technique known as hyperthermia, which seeks to locate magnetic nanoparticles inside a tumoral region to make them interact with an external AC magnetic field later, a phenomenon that generates an increment in the temperature of the zone and causes the death of the tumor cells. In spite of the fact that there has been reported a lot of evidences that support the effectiveness of this technique, hyperthermia treatments are not currently applied on a clinical scale. A treatment like this requires a detailed control about a multiplicity of factors before it can be implemented in practice. One of the fundamental elements is related with the choice of the magnetic material that should be used according to the benefits and advantages it provides. Another important factor is the process by which that material in the form of magnetic nanoparticles reaches the tumor zone, is captured and subsequently is eliminated from the organism. In this master thesis we have focused in studying some of the magnetic and non magnetic properties of magnetite nanoparticles with potential application in hyperthermia treatments. We have worked with single domain nanoparticles synthesized by chemical precipitation and coated with four types of surfactants: oleic acid, DEXTRAN, polyethilenimine (PEI) and silica, which were characterized morphologically with electron microscopy transmission. We made comparisons of the changes that have certain magnetic behavior of the nanoparticles because of the coating type which is basic to understand the significant variations of the responses of the particles when subject to similar conditions. This is instrumental in optimizing the selection of magnetic material with which the tumor will be heated. The synthesized nanoparticles showed diameters between 5 nm and 26 nm, which ensures that these are single-domain nanoparticles within a range of sizes in which the heating exhibits a favorable response. The study of nanoparticle heating was done by determining the specific absorption rate with temperature measurements versus time for the samples subjected to an alternate magnetic field in terms of invariant intensity and frequency. We studied that heating with some samples dispersed in organic solution and others in aqueous solution. Finally, we proposed a method to determine the amount of magnetic nanoparticles present into a tissue through magnetization measurements and natural captation tests. In the literature review it wasn't found any report on this type of quantification. Even so, we consider this development is a fundamental tool for future references in order to suggest control protocols over the amount of magnetic material to be used into hyperthermia technique depending on the tumor to be treated.

Tipo de objeto:Tesis (Maestría en Física Médica)
Palabras Clave:Hyperthermia; Hipertermia; Heating; Calentamiento; Magnetic materials; Materiales magnéticos; Magnetite; Magnetita; Nanoparticles; Nanomagnetism; Nanomedicine
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Materias:Física > Nanotecnología
Física
Biología > Biología molecular
Medicina
Divisiones:Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Resonancias magnéticas
Código ID:159
Depositado Por:Ms. Mary Luz Mojica Pisciotti
Depositado En:05 Aug 2010 14:14
Última Modificación:09 Aug 2010 10:50

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  • Estudio del proceso de calentamiento de nanopartículas magnéticas con campos magnéticos AC para su utilización en el tratamiento de tumores por hipertermia. (deposited 05 Aug 2010 14:14) [Visualizadas actualmente]

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