Optimización de los parámetros implicados en la hipertermia magnética y estudio de sus efectos a nivel celular para la mejora de su aplicación en terapias antitumorales

• Autores: David Egea Benavente
• Directores de la Tesis: Domingo F. Barber Castaño (dir. tes.), María del Puerto Morales Herrero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 270
• Tribunal Calificador de la Tesis: Rosario María Sánchez Martín (presid.), Mario Mencía Caballero (secret.), Gorka Salas Hernández (voc.), Célia Tavares de Sousa (voc.), Lucia Gutierrez Marruedo (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • La terapia de hipertermia magnética emerge como una alternativa terapéutica anticancerígena muy prometedora, encontrándose actualmente en fase de ensayos clínicos con resultados muy prometedores en glioblastoma y cáncer de próstata. Esta terapia está basada en la acumulación de nanopartículas magnéticas en el tumor y su capacidad de responder a la aplicación de un campo magnético alterno liberando calor, que eventualmente mataría a las células tumorales. Esta terapia promete un gran avance en lo referido a la especificad del tratamiento, evitando efectos secundarios y con una aplicación mínimamente invasiva. Sin embargo, hasta la fecha, la implantación clínica no se ha llegado a completar de un modo exitoso debido a diferentes limitaciones de la técnica, tales como su baja eficiencia y un cierto grado de desconocimiento de cómo actúa la terapia a nivel celular y subcelular. Para la realización de esta tesis, se han identificado tres aspectos fundamentales sobre los que trabajar para optimizar los resultados de la terapia de hipertermia magnética. En primer lugar, se ha demostrado que la capacidad de liberar calor de una nanopartícula está íntimamente ligada a sus propiedades fisicoquímicas intrínsecas (tales como la composición de su núcleo, su tamaño o su morfología) que a su vez determinarán sus propiedades magnéticas. En segundo lugar, las propiedades del campo magnético aplicado (su frecuencia e intensidad) también son esenciales a la hora de sacar todo el rendimiento posible de cada nanopartícula. Finalmente, las propiedades biológicas, en las que englobamos la termotolerancia de las células diana y su interacción con las nanopartículas, también son factores clave para el éxito de la terapia. En este trabajo se obtuvo una extensa colección de nanopartículas con diferentes características fisicoquímicas, que serán probadas en una amplia gama de combinaciones de frecuencia e intensidad de campo magnético. Estos estudios ayudaron a comprender qué características de las nanopartículas inducen una mayor liberación de calor en determinadas condiciones de campo. Sin embargo, uno de los principales cuellos de botella de la terapia de hipertermia magnética es la drástica pérdida de la capacidad de liberar calor de las nanopartículas cuando entran en contacto con medios fisiológicos, y más aún cuando interaccionan con las células, principalmente ocasionados por fenómenos de interacciones dipolares entre núcleos y su consiguiente agregación. Para solventar esto se seleccionó un recubrimiento que permitiera a las nanopartículas encontrarse en forma de dispersión coloidal en medios biológicos, evitando así su agregación y la pérdida de dispersión de calor. Además, se estudió el comportamiento de las nanopartículas recubiertas en medios fisiológicos mediante una serie de ensayos que trataron de mimetizar las condiciones del entorno celular. Finalmente, se seleccionaron las nanopartículas candidatas y las condiciones de intensidad y frecuencia de campo adecuadas para la realización de los experimentos in vitro de hipertermia magnética. Los experimentos in vitro de hipertermia magnética se realizaron sobre distintas líneas celulares, que nos ofrecieron diferentes escenarios en cuanto a la tolerancia al calor y a la interacción célula – nanopartícula. De estos experimentos se dedujo que el éxito de la terapia depende en gran medida de la dosis de nanopartículas empleada y de la localización subcelular de las nanopartículas en el momento de aplicar el campo magnético. Además, mediante diferentes diseños experimentales pudimos distinguir si los efectos biológicos observados se deben o no a fenómenos relacionados directamente con la hipertermia magnética, y en caso de ser así, si estaban ocurriendo extracelular y/o intracelularmente. Por último, mediante funcionalizaciones que dotaron a las nanopartículas de una o varias nuevas características funcionales, se consiguió maximizar los efectos biológicos provocados por la terapia de hipertermia magnética sobre células tumorales de una manera específica y eficiente