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Tesis:

Investigación y desarrollo de un método para la destrucción de células malignas mediante la acción balística de nano-partículas magnéticas

  • Autor: AMAYA JARAMILLO, Carlos David

  • Título: Investigación y desarrollo de un método para la destrucción de células malignas mediante la acción balística de nano-partículas magnéticas

  • Fecha: 2017

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION

  • Departamentos: TECNOLOGIA FOTONICA Y BIOINGENIERIA

  • Acceso electrónico: http://oa.upm.es/49354/

  • Director/a 1º: SERRANO OLMEDO, José Javier
  • Director/a 2º: RAMOS GÓMEZ, Milagros

  • Resumen: Este trabajo es el resultado del diseño, desarrollo e implementación de un equipo para lograr el movimiento de nano-partículas, el cual se realiza a través de la aplicación de un imán permanente y bobinas Maxwell. El objetivo se orienta a estudiar los fenómenos físicos que se presentan cuando la nano-partículas se encuentran en el interior de un campo magnético constante y un gradiente de campo magnético, lo que produce un movimiento lineal de las nano-partículas. Este movimiento lineal de las partículas puede ser de utilidad en diferentes aplicaciones médicas, como es el caso de provocar muerte celular, lo que en un futuro puede ayudar a la lucha contra el cáncer. Conseguir muerte celular depende del tipo del movimiento que se pueda inducir a las nano-partículas magnéticas que estén en contacto con las células. Actualmente se están realizando numerosas investigaciones para controlar el movimiento de nano-partículas magnéticas con el fin de destruir células tumorales. En este trabajo se ha logrado conseguir movimientos lineales de nano-partículas magnéticas, y se muestra la mortalidad celular que se produce cuando las células son sometidas al movimiento lineal de las nano-partículas magnéticas localizadas en su interior. Este trabajo propone el diseño y utilización de un dispositivo que sea capaz de aplicar corrientes eléctricas de baja frecuencia con magnitudes de corriente inferiores a 7 A para producir el movimiento lineal de las nano-partículas magnéticas. Las bajas frecuencias de corriente evitan problemas de ruido electromagnético y son bien toleradas por los sistemas biológicos. El equipo ha sido desarrollado para que cumpla con las condiciones de trabajo de frecuencia inferiores a 40 Hz y corriente de hasta 10 A. En este trabajo se realiza un análisis detallado de la viabilidad celular en respuesta a diferentes parámetros de estimulación, poniendo énfasis especial al análisis de las frecuencias de 1 y 10 Hz, dado al aumento de mortalidad celular observado a frecuencias bajas. La corriente eléctrica con la cual se trabaja es de una magnitud de 7 A, para la obtención del mayor gradiente magnético y por hallarse dentro de los márgenes de seguridad del equipo. Dado que la corriente eléctrica es la señal que se usa como excitación para el control del movimiento de las nano-partículas magnéticas, se estudia la aplicación de esta señal eléctrica con diferentes formas, analizando los efectos de las ondas cuadrada y sinusoidal. Todas estas condiciones mencionadas fueron aplicadas a cultivos celulares para cuantificar la muerte celular producida por el movimiento de las nano-partículas magnéticas. ----------ABSTRACT---------- This work is the result of the design, development and implementation of an equipment to achieve the movement of nano-particles through the application of a permanent magnet and Maxwell coils. The objective is to study the physical phenomena that occur when the nano-particles are in a constant magnetic field and a magnetic field gradient, which produce a linear movement of the nano-particles. This linear movement of the particles can be useful in different medical applications, as is the case of producing cell death, which in the future can help in the fight against cancer. Cell death rates depend on the type of movement that can be induced to the magnetic nano-particles that are in contact with the cells. Numerous investigations are currently in progress to control the movement of magnetic nano-particles in order to destroy tumor cells. In this work, linear movements of magnetic nano-particles have been achieved, and the cellular mortality that occurs when the cells are subjected to the linear movement of the magnetic nano-particles located inside them has been determined. This work describes the design and use of a device that is capable of applying low frequency electric currents, using current magnitudes below 7 A, to produce the linear movement of magnetic nanoparticles. These low frequency currents prevent the electromagnetic noise and are well tolerated by biological entities, The equipment has been developed to comply with working conditions of less than 40 Hz and a current of up to 10 A. A detailed analysis of cell viability in response to different stimulation parameters has been performed, with special emphasis on analysis of the frequencies of 1 and 10 Hz, given the increase in cell mortality rates observed at low frequencies. An electric current of 7 A has been used in order to obtain the highest magnetic gradient within the security rank of the equipment. Since the electric current is the signal that is used as excitation for the control of the movement of the magnetic nano-particles, the application of this electrical signal with different forms is studied, analyzing the effects of the square and sinusoidal waves. All these mentioned conditions were applied to cell cultures to quantify the cell death produced by the movement of magnetic nano-particles.