Fernández Afonso , Yilian
Gutiérrez Marruedo, Lucia (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2023
Resumen: Las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro, en especial, aquellas con núcleos formados por magnetita y/o maghemita, son materiales muy utilizados para aplicaciones biomédicas. En la actualidad se emplean diversos métodos para la obtención de este tipo de partículas con diferentes formas, tamaños, estructuras y recubrimientos. Estas características pueden determinar algunas propiedades muy relevantes para las aplicaciones biomédicas de las partículas como, por ejemplo, sus propiedades magnéticas, estabilidad coloidal, biodistribución, capacidad de calentamiento ante la presencia de un campo magnético alterno (AMF) o una luz con una longitud de onda en el infrarrojo cercano (NIR), entre otras.
El objetivo principal de la tesis, descrito en el capítulo 2, es contribuir al desarrollo de terapias basadas en nanopartículas magnéticas, en concreto la hipertermia magnética y la fototermia. Para el desarrollo de la misma se ha utilizado una amplia librería de nanopartículas con diversas características para el estudio de diferentes procesos, siempre enfocados en la comprensión y optimización de tratamientos contra el cáncer por hipertermia magnética y fototermia. Los detalles de la preparación y caracterización de todas las partículas utilizadas se describen en el capítulo 3 de la tesis.
En el capítulo 4 se propone un método rápido, sencillo y económico para la caracterización de nanopartículas de óxido de hierro en suspensiones con la ayuda de teléfonos inteligentes. Con este método se puede estimar el tamaño y la concentración de partículas, que son parámetros muy importantes para la aplicación de las mismas, a partir de las coordenadas (R,G,B) de los colores de estas suspensiones.
En el capítulo 5, se describen diferentes métodos utilizados para la determinación de la capacidad de calentamiento de las partículas de óxido de hierro al ser excitadas por un campo magnético externo. En la actualidad, existe una variabilidad de los valores de SAR obtenidos por distintos grupos de investigación debido al uso de diferentes sistemas de medida y/o métodos de cálculo. Para solucionar este problema, se propone un nuevo protocolo de medidas en forma de ZigZag y un nuevo método de cálculo del SAR (Specific Absorption Rate) donde se analiza la transición del calentamiento al enfriamiento, con el objetivo fundamental de disminuir las diferencias entre valores de SAR obtenidos utilizando diferentes sistemas de medida. Además, se realiza un estudio de la dinámica de formación de cadenas de partículas que aparecen durante la aplicación de un campo magnético alterno, y que pudiera influir en los valores de SAR determinados o en su interpretación.
Por otra parte, en el capítulo 6 se aborda la generación de calor por nanopartículas de óxido de hierro en el marco de terapias fototérmicas. Se estudiaron diferentes aspectos a considerar durante las medidas y en la determinación del SAR y la eficiencia fototérmica. Esto hace posible una mejor comprensión y comparación entre los resultados obtenidos por diferentes laboratorios para materiales similares. Además, se implementó esta metodología para la caracterización de nanopartículas con diferentes formas, tamaños y recubrimientos, obteniéndose en todos los casos valores elevados de eficiencias fototérmicas. También se realizó un estudio preliminar de fototermia in vitro variando algunos parámetros como la concentración de hierro, la densidad de potencia y el tiempo de irradiación.
Por último, en el capítulo 7 se estudió la influencia del tipo de recubrimiento en la degradación sufrida por las partículas y el impacto de estas transformaciones en la capacidad de calentamiento de las mismas tanto en hipertermia magnética como en fototermia. Se evaluó la biodistribución y transformaciones de las partículas a corto y largo plazo. En el primer caso (a corto plazo) se realizó un estudio del estado y la cantidad de partículas en el tumor durante un período de 1 mes, lo cual brindó información sobre la necesidad de dosis de refuerzo en el área de interés para una mayor eficacia del tratamiento. En el segundo caso (a largo plazo) se realizó un estudio de la influencia del recubrimiento en la biodistribución de las nanopartículas y sus transformaciones en un período de 15 meses. En ambos estudios se realizó una cuantificación de las nanopartículas en diferentes tejidos para diferentes tiempos utilizando un método optimizado basado en medidas de susceptibilidad magnética AC.
Resumen (otro idioma):
El objetivo principal de la tesis, descrito en el capítulo 2, es contribuir al desarrollo de terapias basadas en nanopartículas magnéticas, en concreto la hipertermia magnética y la fototermia. Para el desarrollo de la misma se ha utilizado una amplia librería de nanopartículas con diversas características para el estudio de diferentes procesos, siempre enfocados en la comprensión y optimización de tratamientos contra el cáncer por hipertermia magnética y fototermia. Los detalles de la preparación y caracterización de todas las partículas utilizadas se describen en el capítulo 3 de la tesis.
En el capítulo 4 se propone un método rápido, sencillo y económico para la caracterización de nanopartículas de óxido de hierro en suspensiones con la ayuda de teléfonos inteligentes. Con este método se puede estimar el tamaño y la concentración de partículas, que son parámetros muy importantes para la aplicación de las mismas, a partir de las coordenadas (R,G,B) de los colores de estas suspensiones.
En el capítulo 5, se describen diferentes métodos utilizados para la determinación de la capacidad de calentamiento de las partículas de óxido de hierro al ser excitadas por un campo magnético externo. En la actualidad, existe una variabilidad de los valores de SAR obtenidos por distintos grupos de investigación debido al uso de diferentes sistemas de medida y/o métodos de cálculo. Para solucionar este problema, se propone un nuevo protocolo de medidas en forma de ZigZag y un nuevo método de cálculo del SAR (Specific Absorption Rate) donde se analiza la transición del calentamiento al enfriamiento, con el objetivo fundamental de disminuir las diferencias entre valores de SAR obtenidos utilizando diferentes sistemas de medida. Además, se realiza un estudio de la dinámica de formación de cadenas de partículas que aparecen durante la aplicación de un campo magnético alterno, y que pudiera influir en los valores de SAR determinados o en su interpretación.
Por otra parte, en el capítulo 6 se aborda la generación de calor por nanopartículas de óxido de hierro en el marco de terapias fototérmicas. Se estudiaron diferentes aspectos a considerar durante las medidas y en la determinación del SAR y la eficiencia fototérmica. Esto hace posible una mejor comprensión y comparación entre los resultados obtenidos por diferentes laboratorios para materiales similares. Además, se implementó esta metodología para la caracterización de nanopartículas con diferentes formas, tamaños y recubrimientos, obteniéndose en todos los casos valores elevados de eficiencias fototérmicas. También se realizó un estudio preliminar de fototermia in vitro variando algunos parámetros como la concentración de hierro, la densidad de potencia y el tiempo de irradiación.
Por último, en el capítulo 7 se estudió la influencia del tipo de recubrimiento en la degradación sufrida por las partículas y el impacto de estas transformaciones en la capacidad de calentamiento de las mismas tanto en hipertermia magnética como en fototermia. Se evaluó la biodistribución y transformaciones de las partículas a corto y largo plazo. En el primer caso (a corto plazo) se realizó un estudio del estado y la cantidad de partículas en el tumor durante un período de 1 mes, lo cual brindó información sobre la necesidad de dosis de refuerzo en el área de interés para una mayor eficacia del tratamiento. En el segundo caso (a largo plazo) se realizó un estudio de la influencia del recubrimiento en la biodistribución de las nanopartículas y sus transformaciones en un período de 15 meses. En ambos estudios se realizó una cuantificación de las nanopartículas en diferentes tejidos para diferentes tiempos utilizando un método optimizado basado en medidas de susceptibilidad magnética AC.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: propiedades de materiales
Titulación: Programa de Doctorado en Ciencia Analítica en Química
Plan(es): Plan 487
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 07 02 2023
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023
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Registro creado el 2025-03-26, última modificación el 2025-03-26
