Addressing challenges of magnetic hyperthermia through preparation and characterization of magnetic nanoparticle assemblies

Resumen

La hipertermia magnética es una prometedora terapia oncológica basada en la producción de calor por nanopartículas magnéticas bajo la acción de campos magnéticos alternos, con el objetivo de generar un incremento de temperatura capaz de debilitar o destruir células cancerosas. Las investigaciones previas se han centrado en optimizar la capacidad de calentamiento de las nanopartículas individualmente. Sin embargo, se ha prestado poca atención a la influencia de las interacciones magnéticas en el calor generado. Este reto es el tema central de la presente tesis. En primer lugar, las mejoras realizadas en un sistema de magnetotermia adiabática han permitido determinar más rápidamente la capacidad de calentamiento de nanopartículas magnéticas en función de la temperatura, bajo campos magnéticos alternos con amplitudes y frecuencias aptos para su uso en humanos. Utilizando éste y otros métodos adicionales, se han caracterizado asambleas preparadas con diferentes nanopartículas magnéticas, medios dispersivos y procedimientos de preparación, para estudiar el efecto de las interacciones magnéticas. Se ha encontrado que la capacidad de calentamiento depende fuertemente de las interacciones magnéticas entre partículas. En comparación con nanopartículas de magnetita, las nanopartículas de ferrita de cobalto son menos sensitivas a cambios en su medio dispersivo debido a su mayor anisotropía magnética, aunque muestran menores capacidades de calentamiento. Sus capacidades de calentamiento no se pudieron predecir usando las teorías existentes. En particular, las agrupaciones isotrópicas de nanopartículas han mostrado capacidades de calentamiento mucho menores de las esperadas. Para prevenir la aglomeración incontrolada de las nanopartículas durante las aplicaciones in vivo, hemos estudiado nano-objetos que mantienen su distribución espacial. Finalmente, la capacidad de autorregulación de un compuesto de perovskita de manganita se ha estudiado. Ambos sistemas podrían ser aplicables en futuras terapias, dado que con ellos se obtendría una capacidad de calentamiento predecible y por tanto se llegaría a controlar la temperatura en la zona de tratamiento.