Sistema para el tratamiento de cáncer basado en electroporación irreversible

Cabeza Gozalo, Tomás
Burdío Pinilla, José Miguel (dir.) ; Bernal Ruiz, Carlos (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Tecnología Electrónica

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: La electroporación es una técnica consistente en la exposición celular a campos eléctricos de alta intensidad, favoreciendo de este modo el aumento de la permeabilidad de sus membranas y permitiendo la circulación de iones y macromoléculas a través de esta. Este aumento de la permeabilidad está vinculado a la afectación de todo el contorno de la membrana celular. Hay dos tipos de electroporación. En una electroporación ligera una vez suspendido el campo eléctrico, los mecanismos de auto-reparación permiten restablecer los poros generados recobrándose así la permeabilidad selectiva que favorece la homeostasia de la célula. Si esto se produce podemos hablar de lo que se denomina electroporación reversible (EPR). En cambio, si la estimulación de la membrana ha sido suficiente puede provocarse una afectación no reversible, la cual recibe el nombre de electroporación irreversible (EPI). En condiciones muy extremas de poración, la célula no es capaz de recuperar el equilibrio y se desencadena la lisis celular, muerte natural. Si se persigue la muerte celular, el método de la electroporación irreversible es el más directo y seguro, aunque también una electroporación con niveles de tensión menores pero prolongada en el tiempo puede provocar alteraciones a nivel celular suficientes para provocar la muerte necrótica o apóptica de la célula. Las propiedades de la electroporación pueden usarse para producir muerte celular en tratamientos médicos. La principal ventaja que presenta la electroporación, aplicada a los procesos de muerte programada, respecto a otros métodos como el tratamiento por hipertermia, es que induce a la muerte celular sin producir calentamiento del tejido circundante, evitando así sus efectos adversos en el resto del tejido sano. El objetivo del presente trabajo es investigar el diseño de un sistema electrónico para la aplicación de tratamientos con niveles de tensión elevados (en torno a 15kV) que permitan verificar de manera experimental los rangos de aplicación de la electroporación sin que la barrera tecnológica de campo eléctrico, 2500V/cm, o mantenimiento del pulso, 100 µs, sean limitantes. Además de presentar un planteamiento general de la arquitectura del equipo, en este trabajo fin de máster se profundizará en el aspecto más desconocido: el diseño del acoplamiento electromagnético del pulso y la adaptación a una determinada carga. El tipo de señal requerida para el rango de la aplicación es de alta potencia y alta frecuencia. Para ello se propondrá una metodología de diseño basada en hipótesis del estado de la técnica, que se verificará finalmente a partir de la comparación de los valores teóricos y de los resultados numéricos extraídos de los ensayos realizados con el prototipo. El presente trabajo está enmarcado en una línea de colaboración de la Universidad de Zaragoza con un grupo multidisciplinar (formado por cirujanos, veterinarios e ingenieros) de otras Universidades y centros de investigación.

Palabra(s) clave (del autor): electroporación irreversible ; power pulse

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master