Simulações da eficácia da radiossensibilização de nanopartículas em terapia com protões

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Antunes, Joana Isabel do Carmo
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/45552
Resumo: Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (Radiações em Diagnóstico e Terapia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020
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Para tentar debelar os efeitos negativos, julga-se que a radiossensibilização de nano partículas (NPs) em terapia com protões, pode constituir uma solução. Ao enriquecer o tumor com nano partículas faz-se aumentar o efeito da radiação secundária, pois os efeitos diretos e indirectos da radiação são amplificados. Desta forma, a adição de nano partículas `as células tumorais torna possível o aumento efectivo da eficácia biológica relativa do feixe primário, no volume do tumor, e mantém o mesmo efeito biológico nos tecidos saudáveis. Por outras palavras, esta técnica permite entregar uma maior dose ao tumor sem que seja necessário aumentar a dose nos tecidos em volta deste. O objectivo geral deste trabalho foi estudar e comparar o efeito da radioterapia combinada com NPs quando se utilizam fotões e quando se utilizam partículas carregadas. Para o efeito, foram realizadas simulações no software TOPAS, mais concretamente na extensão TOPAS-nBio, baseada no Geant4-DNA, de modo a estudar o efeito da radiação a nível celular. Nas simulações pretendeu-se obter, não só, o fator de aumento de dose (DEF) para diferentes distribuições e concentrações das NPs, mas também, a distribuição temporal das espécies reativas de oxigénio (ROS) que resultam da radiólise das moléculas de água. Para tal, realizaram-se vários grupos de simulações. No primeiro, procedeu-se à irradiação de uma célula esférica com NPs, em várias concentrações, com um feixe de raios-X, com diferentes energias, nomeadamente com raios-X de 50kVp, de 150kVp e com um feixe de Co-60. No segundo grupo, pretendeu-se verificar a eficácia da radiossensibilização quando se utilizam protões com diferentes energias, mais concretamente com um feixe de protões cuja intensidade variou de 80keV para 18MeVe para 150MeV. Para os casos referidos foram obtidos dois grupos de resultados: o DEF e os G-values. Além disso, pretendeu-se estudar como é que a distribuição das NPs no citoplasma influencia o efeito da radiação. Assim, foi ainda realizado um outro grupo de simulações, onde, uma célula que, no seu citoplasma tinha NPs agrupadas em clusters e não dispersas no citoplasma, foi irradiada com os raios-X de 50kVp. No primeiro grupo de resultados, o DEF, quando se fez variar o número de NPs no citoplasma, verificou-se que quanto maior este é, maior é o DEF obtido. Por sua vez, quando se comparou o valor de DEF obtido, para as diferentes fontes de fotões simuladas, observou-se que o maior aumento do efeito da radiação, ou seja, maior DEF, foi obtido quando se utilizou a radiação menos energética, isto é, os raios-X de 50kVp, sendo que se obteve um aumento de 15.0% e de 19.3% quando se comparou com a fonte de 150 kVp, e com a fonte de Co-60, respetivamente. No caso dos protões verificou-se que enriquecer o tumor com nanopartículas, para aumentar o efeito radiológico, não é significativo para a concentração de nanopartículas simuladas, pois para todos os seus valores, o DEF deu, aproximadamente, um. Além disso, a diferença observada, no DEF, quando se fez alterar a energia do feixe de protões é mínima. Os resultados obtidos demonstram ainda que é mais eficiente agrupar as nanopartículas em clusters do que as ter dispersas no citoplasma, sendo que se observou um aumento de 8.1%, 7.3% e 20.1%, quando se compara o DEF no caso, em que, existem 10 nanopartículas num cluster como caso em que em cada cluster existiam 200 nanopartículas, para um total de 25000, 60000 e 100000 nanopartículas no citoplasma. Por sua vez, no segundo grupo de resultados, G-values, comparou-se como varia a produção de espécies moleculares (H2O2 e H2) e de radicais (H3O+, OH- e e-aq) com o tipo de radiação usada na irradiação da célula. Fez-se a comparação entre os resultados obtidos para as três fontes de fotões, para as três fontes de protões e para os fotões de 50kVp e protões de 80keV. Em todos os casos, verificou-se que quando se utiliza radiação com elevada transferência linear de energia (Linear Energy Transfer - LET), a produção de espécies moleculares é superior à verificada quando se utiliza radiação com baixo LET. O inverso verifica-se quando se observa a produção de radicais, pois estes, quando a célula é irradiada com radiação de maior LET, têm uma maior facilidade em interagir e formar novas espécies. Aplicou-se o modelo do efeito local (Local Effect Model - LEM) para determinar os factores de aumento do número de lesões letais quando a célula foi irradiada com protões de 18 e 150 MeV e com o espetro de raios-X de 50kVp. Verificou-se que para doses baixas, este fator é idêntico ao DEF e que para doses mais elevadas, no caso dos protões qualquer que seja o número de partículas do feixe, o efeito biológico das nanoparíıculas de ouro é desprezável. Já no caso dos fotões, observou-se uma redução de ~1% no efeito biológico entre 104 e 106 partículas no feixe incidente e que a partir deste valor mantém-se constante. Em conclusão, através deste estudo foi possível verificar como é que as nanopartículas influenciam o efeito da radiação, sendo que é importante, para complementar este estudo, serem simulados outros cenários, onde, por exemplo, se fez variar o tamanho das nanopartículas e se colocam, em vez de apenas dentro de uma célula, num tecido. De um modo geral, pode-se considerar que este estudo é muito promissor, pois é sobre um aspeto que pode mudar a forma como o cancro é tratado.Peralta, Luís Filipe dos Santos Garcia,1961-Sampaio, Jorge MiguelRepositório da Universidade de LisboaAntunes, Joana Isabel do Carmo2020-12-23T16:51:20Z202020202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/45552TID:202606902porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:47:26Zoai:repositorio.ul.pt:10451/45552Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:57:56.931480Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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