Resumen

Cancer can be defined as the disorganized proliferation of cells where these lose all auto control capacity in terms of cell division and death. Nowadays a lot of treatments can be found in order to treat cancer, nevertheless, there is none that can be specific for cancer cells. Treatments attack indiscriminately including healthy cells in the body. The project proposal was to design a type of nanoparticles denominated core-shell made of iron and gold (Au/Fe3O4), in order for using these as a possible treatment that attack specifically cancer cells without minding the lineage. Magnetic nanoparticles synthesis was made based on the methodology by A-H, et al (2007) while gold nanoparticles (Au), gold core with iron shell (Au/Fe3O4) and iron core with gold shell (Fe3O4/Au) were done by following the proposed methodology by Damon, et al (2012). In pursuance of comparing the biological effect in each one. For determining the potential use of the nanoparticles including core-shell ones, it was important to previously evaluate their cytotoxicity in cell lines HaCaT (cervix cancer), MDA-MB-231 (breast cancer) and human keratinocytes as control cells. Three different concentrations were used: 50, 150 y 450 αg/mL. Cells were inoculated in microplates of 24 wells (5,000 cells per well), 24 hours after (50% confluence) nanoparticle treatment was applied. After being treated, the nanoparticles were eliminated and cells had medium replacement. Subsequently, cells were incubated at 37ºC with CO2 5% until control wells reached an 80% confluence. Later, plates went attached and dyed with crystal violet to measure the absorbance for each well. Once it was determined that nanoparticles were not toxic in cell lines at aforementioned concentrations it was proposed to set an irradiation system on which distance, time and temperature were explored. The protocol consisted in the first day inoculate four plates (10,000 cells per well), then they were left in incubation for 24 hours until cells reached a 70-80% of confluence, consequently the different NPs were added separately at 15 and 150 αg/ml. 24 hours later, the four plates were set under an infrared light lamp at different times and distance of radiation (everything in sterile conditions using a laminar flow hood). The first plate was used as control, the second was irradiated twenty minutes at twenty centimeters of distance, the third one was irradiated three minutes at ten centimeters of distances and the fourth was incubated at 44ºC. Fe3O4, Au/ Fe3O4 y Fe3O4/Au are not cytotoxic at higher concentrations than 450 αg/mL. While, it was seen that gold nanoparticles can have a cytotoxic effect at 450 αg/mL in cell lines SiHa and MDA-MB-231. Core-shell Fe3O4/Au showed the same effect but irradiated for 20 min and 20 cm. On the other side, core-shell Fe3O4/Au NPs irradiated for 3 min and 10 cm reduced a 50% of viability on MDA-MB-231 cells using a concentration of 15 αg/mL. Is required to improve core-shell NPs design in order to ensure tumoral tissue cells death. Consequently, measure its efficiency in animal models.

RESUMEN El cáncer se puede definir como la proliferación desordenada de células en donde estas pierden la capacidad de autocontrol en cuanto a su división y muerte. Hoy en día existe una gran variedad de tratamientos contra el cáncer, sin embargo, no existe alguno que sea específico de células cancerosas, por lo que éstos tratamientos atacan de manera indiscriminada incluyendo a las células sanas del cuerpo. La propuesta de este proyecto fue diseñar un tipo de nanopartículas denominadas core-shell de oro/magnetita (Au/Fe3O4) como un posible tratamiento que sea específico para atacar células cancerosas sin importar su estirpe. La síntesis de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) se realizó mediante la metodología propuesta por A-H, et al (2007). Por otro lado, la síntesis de las nanopartículas de oro (Au), oro cubiertas con magnetita (Au/ Fe3O4) y magnetita recubiertas con oro (Fe3O4/Au) se realizaron siguiendo la metodología propuesta por Damon, et al (2012). Para comparar el efecto biológico entre cada una de ellas. Para determinar el uso potencial de las nanopartículas incluyendo las core-shell, fue importante medir previamente su grado de citotoxicidad en las líneas celulares HaCaT (cáncer de cérvix), MDA-MB-231 (cáncer de mama) y queratinocitos humanos que se usaron como control. Se ocuparon concentraciones de nanopartículas de 50, 150 y 450 αg/mL. Las células fueron sembradas en placas de 24 pozos (5,000 células por pozo) y 24 horas después (50% de confluencia) se les colocó el tratamiento de NPs. A las 24 horas de haberlas tratado, se les retiraron las nanopartículas con recambio de medio fresco. Posteriormente, las células se incubaron a 37°C con 5% de CO2 hasta que los pozos control alcanzaron un 80% de confluencia. Después, las placas fueron fijadas y teñidas con cristal violeta para medir la absorbancia en cada pozo. Una vez que se determinó que las nanopartículas no fueron tóxicas en las líneas celulares y concentraciones antes mencionadas se propuso montar un sistema de irradiación en el que se exploraron variables de distancia, tiempo y temperatura. El protocolo se realizó de la siguiente forma, un día se sembraron cuatro placas (10,000 células por pozo), se dejaron en incubación por 24 horas hasta alcanzar un 70-80% de confluencia, después se les agregaron las diferentes NPs por separado a concentraciones de 15 y 150 αg/ml. 24 horas después, se colocaron las microplacas bajo una lámpara de luz infrarroja a diferentes tiempos y distancias de irradiación, todo en condiciones estériles dentro de una campana de flujo laminar. La primera se utilizó como control, la segunda fue irradiada veinte minutos a veinte centímetros de distancia, la tercera irradiada tres minutos a diez centímetros de distancia y la cuarta incubada a 44°C. Las nanopartículas de Fe3O4, Au/ Fe3O4 y Fe3O4/Au no son citotóxicas a concentraciones mayores a 450 αg/mL mientras que en las nanopartículas de oro parece haber un efecto tóxico a 450 αg/mL. Las NPs core-shell Fe3O4/Au, mostraron el mismo efecto, pero irradiadas por 20 min y 20 cm. Por otro lado, las NPs core-shell de Fe3O4/Au redujeron 50% de viabilidad de las células MDA-MB-231, irradiando por 3 min a 10 cm de distancia a una concentración de 15 αg/mL. Se requiere mejorar el diseño de las NPs core-shel para asegurar la muerte de células provenientes de tejido tumoral y posteriormente medir su eficiencia en modelos animales.

Palabras clave: nanopartículas, cáncer, tratamiento alternativo.

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 17 kb)

Agradecimientos (archivo pdf, 9 kb)

Índices (archivo pdf, 442 kb)

Glosario (archivo pdf, 163 kb)

Capítulo 6. Introducción (archivo pdf, 298 kb)

Capítulo 7. Justificación (archivo pdf, 8 kb)

Capítulo 8. Objetivos (archivo pdf, 10 kb)

Capítulo 9. Hipótesis (archivo pdf, 8 kb)

Capítulo 10. Materiales y Métodos (archivo pdf, 1 mb)

Capítulo 11. Resultados (archivo pdf, 359 kb)

Capítulo 12. Discusión (archivo pdf, 148 kb)

Capítulo 13. Conclusiones (archivo pdf, 23 kb)

Capítulo 14. Perspectivas (archivo pdf, 21 kb)

Referencias (archivo pdf, 135 kb)

Anexo A. Absorbancias en Evaluación de Citotoxicidad (archivo pdf, 52 kb)

Anexo B. Absorbancias tras Irradiación (archivo pdf, 133 kb)

Espinosa Sánchez, A. 2016. Evaluación de la citotoxicidad de nanopartículas core-shell Au/Fe3O4 en las líneas celulares SiHa, HaCaT y MDA-MB-231. Tesis Licenciatura. Bioquímica Clínica. Departamento de Ciencias Químico Biológicas, Escuela de Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2016.