Magnetostructural characterisation of biological materials: detection and quantification of nanometric iron-containing species

• Autores: Lucia Gutierrez Marruedo
• Directores de la Tesis: Francisco José Lázaro Osoro (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2008
• Idioma: español
• ISBN: 9788469220269
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carmen Quintana Rodríguez (presid.), Miguel Castro Corella (secret.), Vidal Barrón López de Torre (voc.), Ramón Egli (voc.), Maria Lourdes Sanchez Paniagua (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física del estado sólido
      • Propiedades magnéticas
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• Resumen

  • En esta tesis se ha investigado la especiación del hierro en sistemas biológicos prestando especial atención a las especies en las queel hierro se encuentra formando parte de partículas de óxidos y oxohidróxidos de tamaño nanométrico tanto biogénicas (ferritina yhemosiderina) como no biogénicas (suplementos de hierro y agentes de contraste).Se han caracterizado ocho suplementos de hierro utilizados en el tratamiento de la anemia ferropénica. El estudio de estos fármacos,además de proporcionar información estructural de cada compuesto, que puede estar relacionado con sus propiedadesfarmacocinéticas, es el paso previo necesario para su posterior monitorización en el organismo.Las especies minerales de hierro de origen biogénico se han estudiado en el marco de las enfermedades de sobrecarga de hierro paralo que se han utilizado dos modelos animales distintos.El primer modelo estudiado se ha generado a partir de la administración de una dosis única de un suplemento de hierro (hierrodextrano) a ratas. Este fármaco está constituido por nanopartículas de un oxohidróxido de hierro llamado akaganeita. Lastransformaciones sufridas por el fármaco en el hígado y músculo de la zona cercana a la inyección se han monitorizadomagnéticamente a lo largo de tres meses, observándose la disminución de la cantidad de partículas de akaganeita yel aumento de la cantidad de hierro en forma de ferritina. Además, se ha detectado también la acumulación de hierro en el bazo,corazón y riñones de los animales. La identificación de este tipo de especies en los tejidos a partir de la caracterización magnética hasido posible gracias al estudio de las propiedades magnéticas tanto del fármaco inyectado como de la ferritina de hígado de rata.El segundo modelo animal de sobrecarga de hierro utilizado ha consistido en ratones modificados genéticamente (knockout Hfe-/-)que, a pesar dé tener una dieta normal, acumulan grandes cantidades de hierro en el organismo. Este modelo simula mejor lasenfermedades humanas y de ahí su especial interés para el estudio de los depósitos de hierro en patologías de sobrecarga de hierro.Se han estudiado magnéticamente tres tejidos diferentes: Hígados, bazos y corazones, habiéndose encontrado una acumulaciónanómala de hierro en el tejido hepático. Mediante el estudio por Microscopía Electrónica de Transmisión se han observadodepósitos de hierro en forma de ferritina o lisosomas que contienen ferritina parcialmente degradada. Sin embargo, se ha detectadotambién la presencia, de otro tipo de depósitos, con un tamaño y una estructura cristalina diferente a los usualmente observados enestos procesos de sobrecarga, que necesitan un mayor estudio ya que podrían estar relacionados con el aspecto sano de los tejidos apesar de la gran cantidad de hierro acumulada.Se incluye también en esta tesis un estudio de la monitorización magnética de un agente de contraste comúnmente utilizado enImagen por Resonancia Magnética Nuclear. El interés del estudio de la biodistribución de este compuesto por medios magnéticosradica en que, debido a que la cantidad de hierro administrada con el fármaco es muy pequeña en comparación con el hierrobiogénico, su estudio por otras técnicas es complicado de realizar. La presencia del agente de contraste ha sido detectada en elhígado y el bazo pero no se ha observado en el corazón ni en los riñones. Además, se ha desarrollado un protocolo para lacuantificación de la cantidad de hierro que está formando parte tanto del agente de contraste como de la ferritina biogénica presenteen los tejidos a partir de las medidas magnéticas, que ha servido para proporcionar información cuantitativa sobre la cantidad dehierro que forma parte de estas dos especies en los tejidos. El estudio de la influencia de las interacciones dipolares en muestras delagente de contraste de diferentes concentraciones ha permitido, además, obtener información acerca del grado de agregación de estecompuesto en los tejidos, observándose diferencias entre hígado y bazo.El estudio de las propiedades magnéticas de los tejidos, especialmente en situaciones de sobrecarga de hierro, es de especial interéspara el desarrollo de tecnologías no invasivasbasadas en el magnetismo para la cuantificación de los depósitos de hierro.