Nuevos métodos de teragnosis para el tratamiento de tumores mediante técnicas de fluorescencia hiperespectral
- Autores: Edelweiss Moyano Rodríguez
- Directores de la Tesis: Antonio José Caamaño Fernández (dir. tes.), Victor Antonio de la Peña O'Shea (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Marta Liras Torrente (presid.), Laura Collado Brunete (secret.), Laura María Cornejo Bueno (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Multimedia y Comunicaciones por la Universidad Carlos III de Madrid y la Universidad Rey Juan Carlos
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
El constante desarrollo de la tecnología ha provisto de grandes avances al área de la salud, es en esta área donde ha surgido una nueva técnica denominada terganosis, la teragnosis supone la unión de dos técnicas médicas, el diagnóstico y la terapia o tratamiento.
Las técnicas de diagnóstico más utilizadas en los últimos años, por sus múltiples ventajas, son las técnicas de diagnóstico por imagen, que se engloban en: (1) Radiografía convencional y tomografía computarizada; (2) ecografía o ultrasonidos; (3) resonancia magnética y (4) técnicas de medicina nuclear.
Junto a estas técnicas se han desarrollado nuevas técnicas de teragnosis, entre las que destacan la Terapia Plasmónica Fototérmica y la Terapia Fotodinámica, ambas basadas en el uso de marcadores que permiten de forma conjunta la segmentación y el tratamiento de una determinada lesión. A su vez, se ha desarrollado una nueva técnica que cuenta con las bondades de la teragnosis, se trata de la liberación de fármacos en dianas específicas. Esta técnica, permite mediante el uso de marcadores la visualización de una lesión y su tratamiento mediante la acción de un fármaco selectivo liberado en una diana seleccionada previamente.
La mayoría de los estudios de evaluación de estas nuevas estrategias de teragnosis han basado su aplicación en procesos cancerígenos. Esto es debido a que los principales retos a resolver en una lesión tumoral son: Segmentar la región afectada y tratarla in situ con el menor daño a las regiones circundantes, con la mayor selectividad. Es por ello, que surge la presente Tesis Doctoral: Nuevos métodos de teragnosis para el tratamiento de tumores dérmicos mediante técnicas de fluorescencia hiperespectal con el fin de diseñar, evaluar y simular una nueva estrategia de teragnosis. Para ello, se procederá al diseño y desarrollo de nuevos Sistemas de Teragnosis, STG, específicos, basados en el uso del proceso upconversion, por el que se obtiene una línea de emisión en la región UV-Vis mediante la absorción en la región del infrarrojo, estos sistemas serán denominados Sistemas upconversion de Emisión Hiperespectral, SEH. A continuación, se llevará a cabo la evaluación los SEH diseñados y optimizados en la liberación de fármacos en dianas selectivas, para ello se seleccionó la terapia de actuación contra bacterias circundantes en una determinada lesión cancerígena, que suponen el consumo de los fármacos de los tratamientos quimioterapeúticos, por lo que el fármaco seleccionado es la Ciprofloxacina y su correspondiente Oxima-Éster, siendo esta un potente antibacteriano. Por último, para la evaluación de los STG en un proceso de diagnóstico por imagen se desarrolló un software de simulación de un proceso tumoral dérmico, lo que permitió establecer un patrón de fluorescencia en función de la profundidad de la lesión, pudiendo así segmentarla y localizarla.
Para el diseño y optimización de los SEH se optó por la evaluación de tres matrices LaF3, Y2O3 y NaYF4, un sensibilizador: Yterbio y dos activadores: Yterbio y Tulio, mediante un método de síntesis solvotermal en el que se modificaron los parámetros: Tiempo de reacción, Temperatura de reacción, Precursores de reacción, pH de reacción y Tratamiento térmico, los cuales influyen directamente sobre las propiedades morfológicas y estructurales de los SEH y estas sobre su fluorescencia. En la evaluación de los SEH generados para la liberación de fármacos, se estudiaron las líneas de absorción del fármaco seleccionado, la Ciprofloxacina y su correspondiente Oxima-éster y se estudió entre los SEH optimizados una correspondencia con las líneas de emisión, su intensidad y estabilidad. Por último, con ayuda del software Matlab, se realizó la simulación de los SEH optimizados sobre una lesión tumoral dérmica, en función de la absorción de las diferentes líneas de emisión por el tejido.
Todo ello supuso la obtención de dos SEH óptimos: NaYF4:Yb,Er y NaYF4:Yb,Tm con unas condiciones de diseño específicas. La combinación de ambos supone la generación de una fluorescencia hiperespectral que cubre el espectro visible completo con líneas de emisión en: 525 nm y 545 nm en el verde y 660 en el rojo para el primero y 425 nm y 480 nm en el azul, 652 nm en el verde, 700 nm en el rojo y 800 nm en la región IR para el segundo.
La evaluación de los SEH en la liberación de fármacos se dio por parte del NaYF4:Yb,Tm debido a que presenta una línea de emisión en 425 nm que se corresponde con las líneas de absorción del profármaco para la liberación de la Ciprofloxacina, además la estabilidad de este compuesto permite su uso en hasta 5 ocasiones tras un lavado con solo una pérdida del 3% de eficiencia.
Por último, la simulación de los SEH optimizados permite la generación de un patrón de profundidades que da lugar a la localización de un proceso tumoral dérmico de esta forma: estructuras contenidas entre [0-0.02]cm, muestran en superficie fluorescencia azul; entre [0.02-0.1] cm fluorescencia verde y entre [0.1-10]cm fluorescencia roja.
En futuros trabajos, se estudiará la posible bioconjugación de los SEH para el rastreo y localización de cualquier lesión tumoral.
