Algunas contribuciones misceláneas en Magnetobiología:
camino transitado y perspectivas a futuro
Leonardo Makinistian
Bioingeniero
Universidad Nacional de San Luis y Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas.
ARGENTINA.
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Esta conferencia pretende resumir esquemáticamente mis esfuerzos por iniciarme en la Magnetobiología, que se vienen dando de pleno desde aproximadamente 2015. Se pretenderá dar un reconto no sólo de los intentos «exitosos» sino también de los fallidos en el camino de introducción a esta controversial disciplina.
Reportaré sucintamente mis contribuciones de estos últimos años. Las mismas tratan sobre: un «novedoso» sistema de bobinas para la realización de experimentos con cultivos celulares expuestos a campos magnéticos (CM), que permite la evaluación de 96 condiciones de campo distintas por experimento, y su puesta a prueba en experimentos con células humanas de cáncer y con linfocitos normales; recomendaciones para el trabajo experimental en magnetobiología (revisitando y actualizando recomendaciones ya disponibles en la literatura específica); la importancia de los campos magnéticos de fondo en incubadoras para cultivos celulares (una posible variable de confusión ampliamente ignorada); una nueva clase de señales para investigar en magnetobiología (señales de frecuencia modulada con bloqueo de fase, PLFM, por sus siglas en inglés); hipótesis sobre la relevancia de la intermitencia y el ciclaje de los CM en el vínculo entre el cáncer y los ciclos circadianos (ampliando e integrando la discusión tanto sobre la posible carcinogenicidad de los CM como de su eventual uso terapéutico); y mediciones detalladas de los CM estáticos cerca de la superficie de teléfonos celulares (con énfasis en la relación de los CM estáticos con los de frecuencias extremadamente bajas y con los electromagnéticos de radiofrecuencia). Finalmente, compartiré mis perspectivas a futuro sobre la disciplina.
Histéresis dinámica en hipertermia magnética:
DESARROLLO DE UN SUSCEPETÓMETRO DE AC
Alfonso Hernández Sámano
Universidad de Guadalajara, Cucienega.
MÉXICO.
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La hipertermia magnética, como terapia oncológica complementaria, usa la energía irreversiblemente transformada en calor durante el proceso de demagnetización de un ensamble de nanopartículas magnéticas, para elevar localmente la temperatura de tejidos cancerosos al rango terapéutico de entre 45-47°C.
Dicha energía es calculada en función de los parámetros intrínsecos de las nanopartículas, a saber: radio del monodominio, constante anisotrópica, momento magnético de saturación, susceptibilidad magnética entre otros. Los parámetros anteriores se estiman comúnmente con técnicas de naturaleza estática en tanto que el proceso de demagnetización es dinámico con una frecuencia en el rango de los cientos de kilohertz, esto conlleva a límites de validez para los modelos parametrizados por las cantidades medidas en DC.
El uso de susceptometros de AC permite incorporar el factor dinámico del proceso de demagnetización para la estimación de las propiedades que parametrizan la potencia drenada por el ensamble de nanopartículas. En este trabajo se presenta el diseño, desarrollo e implementación de un susceptómetro de AC en el rango de los 100-400 kHz y se discuten las principales correcciones en el calculó de la potencia especifica.
ROS vía reacción de Fenton extra- e intracelular con nanopartículas superparamagnéticas (SPIONs) funcionalizadas con catecol
Zaira del Rocio López López
Doctora en Biología
Ciencias Médicas y de la Vida,
Universidad de Guadalajara.
MÉXICO.
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La reacción de Fenton exhibe la actividad catalítica del peróxido de hidrogeno (H2O2) para oxidar Fe2+, obteniendo como producto final el radical ·OH (forma parte de las especies reactivas de oxígeno, ROS).
Esta reacción puede ser llevada a cabo por SPIONs funcionalizadas, donde la cubierta incrementa la capacidad de reacción.
Este fenómeno ocurre en los procesos de oxidación avanzada como es el caso de eliminar contaminantes de medios acuosos o también en células humanas provocando daño celular vía necrosis, apoptosis o autofagia. Las SPIONs funcionalizadas son internalizadas a las células con mayor facilidad, cuyo destino es el citosol y en la cadena respiratoria mitocondrial se forma el H2O2, llevándose a cabo la reacción de Fenton favoreciendo así, una elevada concentración de ROS. Nuestro grupo de trabajo ha descrito recientemente que una cubierta como el catecol puede optimizar el ciclo de reducción de Fe3+, este evento fue evaluado cuando azul de metileno y células humanas (HT-29) fueron expuestos a SPIONs funcionalizadas con catecol, en el que se detectó la degradación del colorante y abundante ROS en células humanas.
The Hot Spot of Magnetic Hyperthermia (MHT) with a Biological Point of View
Peter Knauth
Dr. en Ciencias Naturales
Ciencias Médicas y de la Vida,
Universidad de Guadalajara.
MÉXICO.
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The heating of superparamagnetic iron-oxide nanoparticles (SPIONs) used in magnetic hyperthermia depends mainly on their core size, the strength of the magnetic field, the frequency of alteration and their specific absorption rate. In order to reach the desired temperature of 40-45 °C within a short time, the SPIONs itself have to be considerably hotter.
Now, the cellular effects depend on the distribution of the SPIONs in the target area, which is determined by their coating and/or functionalization. For instance, by labelling with a tumour-specific ligand (e.g. folate) or antibody, SPIONs are not only directed specifically to tumour cells but may also be internalized more readily. When SPIONs remain extracellular, the heating effect is similar to external hyperthermia causing general cellular protein and membrane damage thus provoking necrosis.
Membrane bound SPIONs induce membrane damages, which provoke mainly necrosis, too. Only intracellular SPIONs act like «hot spots» causing punctual irreversible protein damages, which accumulate and may trigger cell death.
The kind of cell death depends additionally on the concentration of the SPIONs: high concentrations cause simultaneously so many cell damages that necrotic effects dominate, low concentrations induce heat shock response and protective autophagy and only medium concentrations are more likely to trigger apoptosis.
Resultados Preeliminares de Hipertermia Magnética Usando Nanopartíclas de Óxido de Hierro Cubiertas de Folato
Mario Eduardo Cano Gonzalez
Dr. en Física
Departamento de Ciencias Básicas,
Universidad de Guanajuato.
MÉXICO.
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Se presentan los resultados preeliminares de un ensayo de hipertermia magnética oncológica realizado con modelos murinos. Para realizarlo se sintetizó un ferrofluido a base de nanopartículas de óxido de hierro recubiertas con folato, las cuales fueron caracterizadas previamente bajo diversas ténicas fisico-químicas e incluso mediante pruebas de citotoxicidad. Un grupo de roedores de laboratorio fue irradiado cada tercer día (por lapsos de 40 minutos) durante un més, con un campo magnético alternante de f = 140 kHz de frecuencia y una intensidad de campo de hasta 60 mT.
Después de realizado el protocolo experimental, los resultados obtenidos de los volúmenes de los tumores muestran una sistemática disminución en comparación con los tumores de un grupo control, por lo que se observa una clara efectividad de la hipertermia magnética al combinar el uso de dicho ferrofluido y los campos magnéticos alternantes.
Enfoques experimentales en nanomedicina e inmunoterapias contra el cáncer
Antonio Topete Camacho
Dr. en Ciencia de Materiales
Centro Universitario de Ciencias de la Salud,
Universidad de Guanajuato.
MÉXICO.
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La nanotecnología aplicada al cuidado de la salud humana, llamada nanomedicina, ha sido la fuente de numerosos avances en el tratamiento y diagnóstico de diferentes tipos de cáncer.
Los nano-acarreadores terapéuticos han permitido reducir significativamente los efectos adversos de varios quimioterapéuticos convencionales, y en algunos casos, incrementar la eficacia terapéutica. Además del transporte y liberación de fármacos, nuevas terapias basadas en nanopartículas de oro, nanopartículas de magnetita y fotosensibilizadores encapsulados en matrices poliméricas son actualmente objeto de estudio a nivel experimental y clínico.
Estas nanoplataformas híbridas presentan la potencialidad de ser activadas mediante láseres y campos magnéticos, permitiendo un control espacio-temporal del tratamiento. Por otra parte, las inmunoterapias contra el cáncer, y más allá, su combinación con la nanomedicina, promete revolucionar las estrategias para manejar diferentes tipos de cáncer, esperándose grandes mejoras en las tasas de supervivencia y la calidad de vida de las personas que los padecen.
En esta presentación, se revisarán las características y funcionalidades de nanoplataformas multifuncionales teranósticas híbridas y la investigación que acualmente desarrolla nuestro grupo de trabajo para aprovechar el sistema inmunológico en la mejora de la respuesta antitumoral de estos nanosistemas.