Efecto de la hipertermia sobre la proliferación de células CC531 in vitro

El cáncer colorrectal (CCR) es un problema mundial, con una incidencia anual de aproximadamente un millón de casos, y una mortalidad anual de más de 500.000. Así, el CCR es la segunda causa de mortalidad por cáncer entre hombres y mujeres. Además, se prevé que el número absoluto de casos aumentará en las próximas dos décadas como resultado del envejecimiento y la expansión de las poblaciones, tanto en los países desarrollados como en los países en desarrol lo (1, 2). Gran parte de los carcinomas colorrectales son adenocarcinomas glandulares, caracterizados por la invasión de tejidos o estructuras circundantes y por su potencial de metastatizar, por vía linfática o vascular. De hecho, alrededor del 50% de los pacientes con cáncer de colon desarrollan metástasis hepáticas, bien en la presentación del tumor o en la recidiva de la enfermedad. Por este motivo, las metástasis hepáticas del CCR constituyen un problema clínico de primera magnitud. En la última década , la cirugía ha aumentado sus indicaciones desde pacientes con no más de tres metástasis , hasta pacientes con una masa tumoral hepática inicialmente no resecable, pero susceptibles de reducir el volumen tumoral mediante quimioterapia o de incrementar la m asa hepática remanente hasta proporciones compatibles con la supervivencia del enfermo (embolizaciones, ligadura de vasos portales, etc.). Hoy por hoy, la técnica curativa indiscutida es la resección quirúrgica del parénquima hepático invadido por tumor; s in embargo, solo una pequeña parte de los pacientes que presentan metástasis hepáticas son aptos para someterse a resección quirúrgica (

Funcionalización y estudio de nanopartículas de magnetita para su aplicación en terapias de hipertermia magnética

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Hipertermia magnetikoan erabiltzen diren nanopartikulen karakterizazioa

Ikuspuntu medikotik, hipertermia hitzak gorputzaren ehun zein organo edo organismo osoa- ren tenperatura ohikoa baino handiagoa deneko egoera klinikoari egiten dio erreferentzia. Onko- logiaren ikuspuntutik aldiz, minbizia dagoen tokian bero sorreran oinarritutako tratamenduak adierazten ditu. Tratamendu horiek ondo planifikatzeko eta zeluletan gertatzen diren beroketa mekanismoak ondo ulertzeko berebizikoa da SAR-a. Izan ere, honek adierazten du nanoparti- kulek eremu magnetikotik xurgatutako potentzia (Specific Absortion Rate). Lan honetan burdin oxidoa diren nanopartikula magnetikoen lau lagin karakterizatu dira. Horietako bi lagin uretan daude disolbatuta eta beste biak, aldiz, toluenoan. Karakterizazioa egiteko, VSM eta ZFC-FC neurketak egin dira nanopartikulen tamaina eta anisotropia konstan- te efektiboa lortzeko hurrenez hurren. Behin karakterizazioa eginda, nanopartikula horien SAR-a neurtu da aplikadore elektromag- netiko bat eta AC magnetometro bat dituen gailu batekin. Bertan, eremu magnetiko bat sortzen da nanopartikulak kitzikatzeko eta nanopartikulen kitzikikapen honek tentsio bat induzitzen du begizta batzuetan. Tentsio honetatik lortu da zein den nanopartikulen magnetizazio dinamikoa eremu magnetiko hori aplikatzerakoan. Datu hauek eskuratu eta gero, neurtutako SAR-a erabi- li den ereduarekin, zeina teoria linealean eta Brown-en eta N ́eel-en lasaikuntza mekanismoetan oinarritzen den, alderatu da. Azkenik, nanopartikulen arteko interakzioak aztertu nahirik, lagin bat hartu da eta kontzen- trazio ezberdinetan egin dira SAR neurketak. Esan bezala, neurketa hauetan nanopartikulen magnetizazioa zein den neurtzen da. Beraz, ezaguna da neurgai diren nanopartikulen histeresi zikloa. Histeresi ziklo hau zabaltzen den edo estutzen den aztertuz, nanopartikulen arteko inte- rakzioei buruz informazioa lortu da. Lan honetan ikusi da nanopartikulak ongi karakterizatu direla eta eredu teorikoa bat datorre- la esperimentuetan lortutako emaitzekin. Bestalde, ikusi da nanopartikulen arteko interakzioek ez dutela histeresi zikloa aldatzen neurtu diren kontzentrazioetan. Lan honen lehen bi kapituluetan, ikuspuntu medikotik hipertermia zer den eta zer oinarri fisiko dituen aztertu da. Ondoren, nanopartikulen karakterizazio magnetikoa egin da. Jarraian, SAR neurketak egin dira eta eredu teorikoarekin alderatu dira neurketa horiek. Eta azkenik, lagin baten kontzentrazio ezberdinetan histeresi zikloak neurtu dira.

Concentrações hormonais e desenvolvimento folicular de vacas leiteiras em hipertermia sazonal e aguda

Avaliaram-se as concentrações hormonais e os parâmetros de desenvolvimento folicular de vacas leiteiras expostas ao calor sazonal e agudo. Dividiram-se os animais em quatro grupos: verão (n=5), outono (n=5), inverno com hipertermia aguda (grupo câmara climática, (CC), n=5) e inverno (n=9). Os animais foram abatidos no sétimo dia após a ovulação, e os parâmetros de desenvolvimento folicular avaliados. O líquido folicular do maior folículo foi aspirado e armazenado para posterior análise de hormônios esteróides e inibina. O número de células da granulosa vivas no verão e no outono foi 40 e 45% respectivamente, menor que no inverno (P<0,05). A concentração de estradiol (E2) no inverno foi 62% maior que no outono (P<0,05) e 34% superior ao grupo verão (P<0,06). Houve um aumento na quantidade de androstenediona no verão em relação aos grupos inverno (P<0,08) e outono (P<0,05). A concentração de inibina foi maior no inverno do que no verão e CC (P<0,05). A exposição ao calor sazonal e agudo modificou os parâmetros de desenvolvimento do folículo e as concentrações hormonais no líquido folicular, podendo explicar em parte a queda nas taxas de concepção no verão.

HIPERTERMIA EM RATOS INDUZIDA PELA LESAO ELETROLITICA DO MESENCEFALO: PARTICIPACAO DAS PROSTAGLANDINAS

The present studies were conducted to determine the role of prostaglandins in the etiology of a rise of body temperature observed in rats after electrolytic lesion made on the dorsal mesencephalic areas. This hyperthermia was abolished by intraperitoneal administration of indomethacin, an inhibitor of prostaglandins synthesis. These results strengthen the suggestion of a similar mechanism for both neurogenic hyperthermia and the fevers produced by pyrogens. However, until further experiments are carried out, the possibility of lesion in producing hyperthermia by different mechanisms cannot be ruled out.

Prevalência de equinos quarto de milha portadores das mutações causadoras da miopatia por acúmulo de polissacarídeo tipo 1, paralisia periódica hipercalêmica e hipertermia maligna no Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Contribución al estudio de sistemas de hipertermia óptica y su aplicación en muestras biológicas

Las nanopartículas de metales nobles (especialmente las de oro) tienen un gran potencial asociado al desarrollo de sistemas de terapia contra el cáncer debido principalmente a sus propiedades ópticas, ya que cuando son irradiadas con un haz de luz sintonizado en longitud de onda con su máximo de Resonancia de Plasmón Superficial, absorben de manera muy eficiente dicha luz y la disipan rápidamente al medio en forma de calor localizado. Esta característica por tanto, puede ser aprovechada para conseguir elevar la temperatura de células tumorales hasta sobrepasar umbrales a partir de los cuales se produciría la muerte celular. Partiendo de estos principios, esta tesis se centra en el desarrollo y la caracterización de una serie de prototipos de hipertermia óptica basados en la irradiación de nanopartículas de oro con un haz de luz adecuado, así como en la aplicación in vitro de la terapia sobre células cancerígenas. Además, el trabajo se orienta a identificar y comprender los procesos mecánicos y térmicos asociados a este tipo de hipertermia, y a desarrollar modelos que los describan, estudiando y planteando nuevas formas de irradiación, para, en última instancia, poder optimizar los procesos descritos y hacerlos más efectivos. Los resultados obtenidos indican que, el uso de nanopartículas de oro, y más concretamente de nanorods de oro, para llevar a cabo terapias de hipertermia óptica, permite desarrollar terapias muy efectivas para inducir muerte en células cancerígenas, especialmente en tumores superficiales, o como complemento quirúrgico en tumores internos. Sin embargo, los efectos de la toxicidad de las nanopartículas de oro, aún deben ser detalladamente estudiados, ya que este tipo de terapias sólo será viable si se consigue una completa biocompatibilidad. Por otro lado, el estudio exhaustivo de los procesos térmicos que tienen lugar durante la irradiación de las nanopartículas ha dado lugar a una serie de modelos que permiten determinar la efectividad fototérmica de las nanopartículas y además, visualizar la evolución de la temperatura tanto a escala nanométrica como a escala macrométrica, en función de los parámetros ópticos y térmicos del sistema. El planteamiento de nuevas formas de irradiación y el desarrollo de dispositivos orientados a estudiar los fenómenos mecánicos que tienen lugar durante la irradiación pulsada de baja frecuencia y baja potencia de nanopartículas de oro, ha dado lugar a la detección de ondas de presión asociadas a procesos de expansión termoelástica, abriendo la puerta al desarrollo de terapias de hipertermia que combinen la muerte celular producida por calentamiento con la muerte derivada de los fenómenos mecánicos descritos.VII Noble metal nanoparticles (especially gold ones), have a huge potential in the development of therapy systems against cancer mainly due to their optical properties, so that, when these particles are irradiated with a light that is syntonized in wavelength with their maximum of Surface Plasmon Resonance, they effectively absorb and dissipate the light to the surrounding medium as localized heat. We can take advantage of this characteristic for rising the temperature of cancer cells above the threshold at which cellular death would occur. From these principles, this thesis is oriented to the development and characterization of a series of optical hyperthermia prototypes based on the irradiation of gold nanoparticles using the suitable light, and on the in vitro application of this therapy over cancer cells, to understand the mechanical and thermal processes associated with this kind of hyperthermia, developing descriptive models, and to study and to approach new ways of irradiation in order to, ultimately, optimize the described processes and make them more effective. The obtained results show that, the use of gold nanoparticles, and more specifically, of gold nanorods, to carry out optical hyperthermia therapies, allows the development of very effective therapies in order to induce death in VIII cancer cells, especially in superficial tumors, or like surgical complement in more internal tumors. However, the toxicity effects of the gold nanoparticles still need to be studied more detail, because this kind of therapies will be feasible only if a complete biocompatibility is achieved. On the other hand, the exhaustive study of the thermal processes that take place during the irradiation of the nanoparticles resulted in a series of models that allow the determination of the photothermal efficiency of the nanoparticles and also the visualization of the temperature evolution, both at nanoscale and at macroscale, as a function of the optical and thermal parameters of the system. The proposal of new ways of irradiation and the development of devices oriented to study the mechanical effects that take place during the low frequency and low power pulsing irradiation of gold nanoparticles has led to the detection of pressure waves associated to thermoelastic expansion processes, opening the door to the development of hyperthermia therapies that combine the cellular death due to the heating with the death derived from the described mechanical phenomena.

Caracterización y mejora de equipo para hipertermia magnética

El presente Trabajo de Fin de Grado es fruto de la colaboración en una investigación sobre la hipertermia magnética entre el Centro de Electrónica Industrial de la ETSII UPM (CEI) y el Centro de Tecnología Biomédica UPM (CTB). La hipertermia magnética es un tratamiento contra el cáncer que se encuentra en fase de desarrollo en distintos lugares alrededor del mundo. Se trata de una terapia que consiste en elevar la temperatura de las células cancerígenas hasta valores de entre 42 y 46ºC con el fin de destruirlas. Esto es posible pues por lo general, las células cancerígenas presentan una mayor sensibilidad ante efectos de hipertermia que el resto de células, por lo que una vez alcanzada la temperatura deseada se destruirían las células anómalas y las sanas quedarían intactas. Si se induce al paciente fiebre hasta los 39 ºC, tan sólo sería necesario alcanzar incrementos de temperatura de 3 o 4ºC para que el tratamiento tuviera éxito. El calentamiento se produce gracias al movimiento de nanopartículas magnéticas (NPMs) situadas en dichas células mediante técnicas médicas ya estudiadas. A su vez este movimiento se da gracias a la aplicación de un campo magnético sobre las NPMs. El equipo electrónico del que se dispone en esta investigación y que genera el campo magnético, está constituido esencialmente por un inversor de potencia en puente completo con carga inductiva, una placa de control y una fuente de tensión continua. A lo largo de este trabajo se abordarán y estudiarán varias cuestiones en línea con la continuidad de la investigación en este tratamiento y en aspectos de la misma como el estudio del equipo disponible y su mejora. En primer lugar se lleva a cabo un estudio de caracterización térmica del equipo del que se dispone, con el objetivo de conocer los parámetros de los que depende su funcionamiento y que permitirán verificar y dar consistencia a los resultados de los posteriores ensayos que con él se harán. Así mismo se realiza una fase de ensayos con el objetivo de optimizar el equipo, determinando cuales son los parámetros más relevantes y los valores de los mismos, que llevan al equipo a su máximo rendimiento en términos de incrementos de temperatura de las NPMs y por tanto hacia el éxito de la terapia. Tras la caracterización y optimización del equipo de hipertermia, se diseña una nueva fase de ensayos que tiene como fin la comparación de los resultados experimentales con el modelo físico teórico de calentamiento de las NPMs. Además se busca la comprobación de ciertas hipótesis extraídas de los mismos resultados experimentales, como la influencia de la forma de onda de la señal excitadora en el incremento de temperatura. Finalmente y con el fin de mejorar el rendimiento del equipo, se elabora un conjunto de posibles geometrías para la carga inductiva que incluya un núcleo de hierro, pues hasta el momento la bobina de la que se disponía tenía núcleo de aire. Se simulan las nuevas geometrías de la bobina con núcleo de hierro y se estudia cómo influyen los cambios en el campo magnético. Los avances en la investigación llevados a cabo en este Trabajo de Fin de Grado han permitido dar un paso más en el rendimiento, la fiabilidad de resultados y la mejora del equipo de hipertermia magnética, abriendo las puertas a ensayos in vitro y posteriormente in vivo para una terapia que podría estar más cerca de dar tratamiento eficaz a una de las enfermedades más implacables de nuestro tiempo.

Nanopartículas superparamagnéticas encapsuladas com polímeros para tratamento de câncer por hipertermia

O câncer é uma das maiores causas de mortalidade no Brasil e no mundo, com potencial de crescimento nas próximas décadas. Um tipo de tratamento promissor é a hipertermia magnética, procedimento no qual as células tumorais morrem pelo efeito do calor gerado por partículas magnéticas após a aplicação de campo magnético alternado em frequências adequadas. Tais partículas também são capazes de atuar como agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética, um poderoso método de diagnóstico para identificação de células neoplásicas, formando a combinação conhecida como theranostics (terapia e diagnóstico). Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de óxido de ferro por método de coprecipitação com posterior encapsulação por técnica de nano spray drying, visando sua aplicação no tratamento de câncer por hipertermia e como agente de contraste para imageamento por ressonância magnética. Para a encapsulação foram utilizadas matrizes poliméricas de Maltodextrina com Polissorbato 80, Pluronic F68, Eudragit® S100 e PCL com Pluronic F68, escolhidos com o intuito de formar partículas que dispersem bem em meio aquoso e que consigam atingir alvo tumoral após administração no corpo do paciente. Parâmetros de secagem pelo equipamento Nano Spray Dryer, como temperatura, solvente e concentração de reagentes, foram avaliados. As partículas formadas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Análise Termogravimétrica, Espalhamento de Luz Dinâmico, Espectroscopia de Infravermelho, magnetismo quanto a magnetização de saturação e temperatura, citotoxicidade e potencial de aquecimento. Tais procedimentos indicaram que o método de coprecipitação produziu nanopartículas de magnetita de tamanho em torno 20 nm, superparamagnéticas a temperatura ambiente, sem potencial citotóxico. A técnica de nano spray drying foi eficiente para a formação de partículas com tamanho em torno de 1 μm, também superparamagnéticas, biocompatíveis e com propriedades magnéticas adequadas e para aplicações pretendidas. Destaca-se a amostra com Pluronic, OF-10/15-1P, que apresentou magnetização de saturação de 68,7 emu/g e interação específica com células tumorais.

Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas de Co e Ni com aplicação em magneto hipertermia

Nanoparticles are importante for the study of new phenomena and for the development of new applications. Metallic magnetic nanoparticles like Cobalt and Nickel are important for their applications in nanoscience and nanotechnology. In this work, we report on the synthesis and characterization of Ni and Co nanoparticles. The nanoparticles were prepared by the modi- ed sol-gel method and were formed in the pore-network of the biopolymer quitosan. The reduction occurred in absence of H2 ux. The metallic particles and their monoxides have a face-centered- cubic structure. The metallic particles sizes ranged from 59 to 77 nm and from 19 to 50 nm for Ni and Co, respectively. Their monoxides chemically passivated the metallic cores, and after several weeks we have not observed further increase in oxidation. The synthesis method was tuned to obtain mainly the ferromagnetic phase. The system behaves like a core/shell structure with a ferromagnetic core and an antiferromagnetic shell. Exchange bias e ect was observed at temperatures below the Néel temperature. Both systems were submitted to an alternated magnetic eld and the heat released by the particles increased the temperature to 140°C in an interval of 5 min. Similar studies in samples dispersed in water increased the temperatures to 40-59°C, these results suggest that these materials are candidates for magnetic hyperthermia.

Hipertermia materna intraparto: factores de riesgo clínicos, manejo y resultados maternos y perinatales

Programa de doctorado: Patología quirúrgica. Reproducción humana y factores psicológicos y el el proceso de enfermar. La fecha de publicación es la fecha de lectura

Aplicaciones de nanoparticulas de magnetita de origen bacteriano

Uso de nanopartículas magnéticas extraídas de bacterias magnetotácticas para su estudio y aplicación en la hipertermia magnética. Idioma Castellano

Synthesis and functionalization of hydroxyapatite nanoparticles

Graças aos desenvolvimentos na área da síntese de nanomaterais e às potentes técnicas de caracterização à nanoescala conseguimos hoje visualizar uma nanopartícula (NP) como um dispositivo de elevado potencial terapêutico. A melhoria da sua efectividade terapêutica requer no entanto o aprofundamento e sistematização de conhecimentos, ainda muito incipientes, sobre toxicidade, selectividade, efeitos colaterais e sua dependência das próprias características físico-químicas da NP em análise. O presente trabalho, elegendo como alvo de estudo uma substância considerada biocompatível e não tóxica, a hidroxiapatite (Hap), pretende dar um contributo para esta área do conhecimento. Definiram-se como metas orientadoras deste trabalho (i) estudar a síntese de nanoparticulas de Hap (Hap NP), e a modificação das características físico-químicas e morfológicas das mesmas através da manipulação das condições de síntese; (ii) estudar a funcionalização das Hap NP com nanoestruturas de ouro e com ácido fólico, para lhes conferir capacidades acrescidas de imagiologia e terapêuticas, particularmente interessantes em aplicações como o tratamento do cancro (iii) estudar a resposta celular a materiais nanométricos, com propriedades físico-químicas diversificadas. No que se refere à síntese de Hap NP, comparam-se dois métodos de síntese química distintos, a precipitação química a temperatura fisiológica (WCS) e a síntese hidrotérmica (HS), em meios aditivados com ião citrato. A síntese WCS originou partículas de tamanho nanométrico, com uma morfologia de agulha, pouco cristalinas e elevada área superficial especifica. A síntese HS à temperatura de 180ºC permitiu obter partículas de dimensões também nanométricas mas com área específica inferior, com morfologia de bastonete prismático com secção recta hexagonal e elevada cristalinidade. Com o objectivo de aprofundar o papel de algumas variáveis experimentais na definição das características finais das partículas de hidroxiapatite, designadamente o papel do ião citrato (Cit), variou-se a razão molar [Cit/Ca] da solução reagente e o tempo de síntese. Demonstrou-se que o ião citrato e outras espécies químicas resultantes da sua decomposição nas condições térmicas (180ºC) de síntese tem um papel preponderante na velocidade de nucleação e de crescimento dessas mesmas partículas e por conseguinte nas características físico-químicas das mesmas. Elevadas razões [Cit/Ca] originam partículas de dimensão micrométrica cuja morfologia é discutida no contexto do crescimento com agregação. Com o objectivo de avaliar a citotoxicidade in vitro das nanopartículas sintetizadas procedeu-se à esterilização das mesmas. O método de esterilização escolhido foi a autoclavagem a 121º C. Avaliou-se o impacto do processo de esterilização nas características das partículas, verificando-se contrariamente às partículas WCS, que as partículas HS não sofrem alterações significativas de morfologia, o que se coaduna com as condições de síntese das mesmas, que são mais severas do que as de esterilização. As partículas WCS sofrem processos de dissolução e recristalização que se reflectem em alterações significativas de morfologia. Este estudo demonstrou que a etapa de esterilização de nanopartículas para aplicações biomédicas, por autoclavagem, pode alterar substancialmente as propriedades das mesmas, sendo pois criticamente importante caracterizar os materiais após esterilização. Os estudos citotoxicológicos para dois tipos de partículas esterilizadas (HSster e WCSster) revelaram que ambas apresentam baixa toxicidade e possuem potencial para a modelação do comportamento de células osteoblásticas. Tendo em vista a funcionalização da superfície das Hap NP para multifunções de diagnóstico e terapia exploraram-se condições experimentais que viabilizassem o acoplamento de nanopartículas de ouro à superfície das nanopartículas de Hidroxiapatite (Hap-AuNP). Tirando partido da presença de grupos carboxílicos adsorvidos na superfície das nanopartículas de Hap foi possível precipitar partículas nanométricas de ouro (1,5 a 2,5 nm) na superfície das mesmas adaptando o método descrito por Turkevich. No presente trabalho as nanopartículas de Hap funcionaram assim como um template redutor do ouro iónico de solução, propiciando localmente, na superfície das próprias nanopartículas de Hap, a sua redução a ouro metálico. A nucleação do ouro é assim contextualizada pelo papel redutor das espécies químicas adsorvidas, designadamente os grupos carboxílicos derivados de grupos citratos que presidiram à síntese das próprias nanopartículas de Hap. Estudou-se também a funcionalização das Hap NP com ácido fólico (FA), uma molécula biologicamente interessante por ser de fácil reconhecimento pelos receptores existentes em células cancerígenas. Os resultados confirmaram a ligação do ácido fólico à superfície das diferentes partículas produzidas HS e Hap-AuNPs. Graças às propriedades ópticas do ouro nanométrico (efeito plasmão) avaliadas por espectroscopia vis-UV e às potencialidades de hipertermia local por conversão fototérmica, as nanoestruturas Hap-AuNPs produzidas apresentam-se com elevado interesse enquanto nanodispositivos capazes de integrar funções de quimio e terapia térmica do cancro e imagiologia. O estudo da resposta celular aos diversos materiais sintetizados no presente trabalho foi alvo de análise na tentativa de se caracterizar a toxicidade dos mesmos bem como avaliar o seu desempenho em aplicações terapêuticas. Demonstrou-se que as Hap NP não afectam a proliferação das células para concentrações até 500 g/ml, observando-se um aumento na expressão genética da BMP-2 e da fosfatase alcalina. Verificou-se também que as Hap NP são susceptíveis de internalização por células osteoblásticas MG63, apresentando uma velocidade de dissolução intracelular relativamente reduzida. A resposta celular às Hap-AuNP confirmou a não citotoxicidade destas partículas e revelou que a presença do ouro na superfície das Hap NP aumenta a taxa proliferação celular, bem como a expressão de parâmetros osteogénicos. No seu conjunto os resultados sugerem que os vários tipos de partículas sintetizadas no presente estudo apresentam também comportamentos interessantes para aplicações em engenharia de tecido ósseo.