Estudo da radiossensibilização de células tumorais do pâncreas com nanopartículas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Nísia Santos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/51982
Resumo: Tese de Mestrado Integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Radiações em Diagnóstico e Terapia), 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Estudo da radiossensibilização de células tumorais do pâncreas com nanopartículasCancro PancreáticoRadioterapiaNanopartículas de OuroEfeito RadiossensibilizadorSimulações de Monte CarloTeses de mestrado - 2021Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaTese de Mestrado Integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Radiações em Diagnóstico e Terapia), 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasIntroduction: Pancreatic cancer is the seventh leading cause of death by cancer in developed countries. Its high mortality rate is related to the difficulty of a diagnosis in its initial stages and also because these tumors are very resistant to conventional treatments. Thus, it is of extreme importance to find new treatment strategies for this disease. The main objective of this study was to assess the effect of the presence of gold nanoparticles (GNPs) on pancreatic cancer cells when irradiated with photons through Monte Carlo simulations. Materials and methods: All simulations were done using TOPAS-nBio code. Three different types of human pancreatic cancer cell lines were selected: BxPC-3, PANC-1 and Mia PaCa-2. Additionally, 104 spheric gold nanoparticles with 100 nm of diameter were randomly distributed through the cytoplasm of each cell. A monolayer of cells was simulated and irradiated with a monochromatic beam of 50 keV, a Cobalt-60 source, and one beam of 6 MV X-Rays from a clinic linear accelerator with three different setups: 1) Irradiation perpendicular to the layer of cells with a narrow beam with the width of the central cell; 2) Irradiation perpendicular to the layer of cells with a wide beam with the width of the culture of cells; and 3) Irradiation parallel to the cell culture with a narrow beam with the width of a single cell. For the central cell and the groups composed by the first, second and third neighboring cells of the central cell, the values of normalized dose to the central cell and the Dose Enhancement Factor (DEF) values, given by the ratio between the delivered dose with and without GNPs in a radiotherapy treatment, were calculated. Results: For the BxPC-3 cells, DEF values in the range of 0.63 to 4.34 were obtained. For the perpendicular irradiation with the narrow beam, irradiating only the central cell, the DEF values in this cell were 1.05 for 50 keV and Co-60, and 1.27 for 6 MV. Independently of the irradiation source, there was a larger radiosensitizing effect in the neighboring cells, that weren’t irradiated with the primary beam, when compared to the central cell. A maximum DEF value of 1.39 for the first neighbors with the 50 keV beam, 1.60 for the second neighbors with a Co-60 source and 1.36 for the third neighbors with 6 MV were obtained. Similarly, for the paralel irradiation with a narrow beam, a maximum DEF of 2.11 for the second neighbors with a Co-60 source and 2.29 for the third neighbors with 6 MV was obtained. For the perpendicular irradiation with a wide beam, the maximum DEF values were obtained in the central cell having a value of 4.34 and 2.84 for 50 keV and 6 MV, respectively. For the PANC-1, irradiated with a narrow beam, the DEF values ranged between 0.98 and 1.58. Conclusion: The presence of GNPs in a cell irradiated with photon beams also radiosensitizes neighboring cells. In the presence of GNPs the delivered dose on a cell of a specific culture is also due to the deposition of energy by action of secondary particles created by the nanoparticles in its neighboring cells. The 50 keV source produced the largest DEF values when compared to the other sources: Co-60 and 6 MV. Although the radiosensitizing effect was also produced when using these energies in the presence of GNPs.Introdução: O cancro pancreático é a sétima causa de morte por cancro nos países industrializados. A sua alta taxa de mortalidade está relacionada com a dificuldade de diagnóstico em estadios iniciais e com o facto destes tumores serem resistentes aos tratamentos convencionais. Por este motivo, é de extrema importância desenvolver e explorar novas abordagens para o tratamento desta patologia. Desta forma, este trabalho teve como objetivo estudar o efeito da presença de nanopartículas de ouro (GNPs) em células tumorais pancreáticas quando irradiadas com fotões através de simulações de Monte Carlo. Materiais e métodos: Todas as simulações foram realizadas utilizando o programa TOPAS-nBio. Foram selecionados três tipos diferentes de células tumorais malignas do pâncreas: as BxPC-3; as PANC-1; e as Mia PaCa-2, onde foram incluídas 104 nanopartículas esféricas de ouro com 100 nm de diâmetro distribuídas aleatoriamente pelo citoplasma de cada célula. Foi simulada uma monocamada de células que foi irradiada com um feixe monocromáticos de 50 keV, uma fonte de Cobalto-60 e um feixe de raios-X de 6 MV de um acelerador linear clínico utilizando três configurações diferentes: 1) Irradiação Perpendicular à monocamada de células com um feixe fino com a dimensão da célula central; 2) Irradiação Perpendicular à monocamada de células com um feixe largo com a dimensão da cultura celular; e 3) Irradiação Paralela à cultura celular com um feixe fino com a dimensão das células. Para a célula central e grupos compostos pelas primeiras, segundas e terceiras células vizinhas da célula central, foram calculados os valores da Dose Normalizada à Célula Central e os valores do Dose Enhancement Factor (DEF), dado pelo o quociente entre a dose fornecida na presença de GNPs e na sua ausência num tratamento de radioterapia. Resultados: Para as células BxPC-3, foram obtidos valores de DEF entre 0.63 e 4.34. Para a irradiação perpendicular com feixe fino, que irradia apenas a célula central, foram obtidos nesta célula valores de DEF de 1.05 para 50 keV e Co-60, e de 1.27 para 6 MV. Independentemente da fonte de irradiação, foi obtido um efeito radiossensibilizador maior nas células vizinhas, que não foram irradiadas com o feixe primário, do que na própria célula central, tendo-se obtido um valor máximo de DEF de 1.39 para os primeiros vizinhos com o feixe de 50 keV, de 1.60 para os segundos vizinhos com a fonte de Co-60 e de 1.36 para os terceiros vizinhos com 6 MV. Similarmente para a irradiação paralela com feixe fino, obteve-se o valor máximo de DEF de 2.11 para os segundos vizinhos com Co-60 e de 2.29 para os terceiros vizinhos com 6 MV. Para a irradiação perpendicular com feixe largo os valores máximos de DEF foram obtidos na célula central para as fontes de 50 keV e de 6 MV, os quais foram de 4.34 e 2.84, respetivamente. Para as células tumorais PANC-1, irradiadas com um feixe fino, os valores de DEF variaram entre 0.98 e 1.58 para as três fontes de irradiação. Conclusões: A presença de GNPs no interior de uma célula quando irradiadas com feixes de fotões também produz um efeito radiossensibilizador nas células vizinhas. Na presença de GNPs, a dose fornecida em cada célula de uma cultura deve-se também à deposição de energia por parte de partículas secundárias geradas pela GNPs nas suas células vizinhas. A fonte de 50 keV produziu os maiores DEFs comparativamente com as restantes fontes, Co-60 ou 6 MV, embora também tenha sido obtido um efeito radiossensibilizador com estas energiasSampaio, Jorge Miguel de Brito AlmeidaFerreira, Brígida da CostaRepositório da Universidade de LisboaFernandes, Nísia Santos2022-03-25T15:42:52Z202120212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/51982porinfo: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:RCAAP2023-11-08T16:57:01Zoai:repositorio.ul.pt:10451/51982Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:03:10.597663Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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