Magnetofecção mediada por nanopartículas de óxido de ferro em tumores de glioblastoma para posterior aplicação terapêutica da magneto hipertermia: estudos in vitro e in vivo
Data
2015-12-18
Autores
Aguiar, Marina Fontes de Paula 
Orientadores
Contreras, Lionel Fernel Gamarra Contreras
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Objective: Elucidate the in vitro and in vivo magnetofection process in glioblastoma tumors induced by C6 cells, with future perspective for therapeutic application of magneto hyperthermia. Therefore, superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated with fluorescent Rhodamine-B molecules were used along with an external magnetic field for active tumor targeting. Methods: For magnetofection process, a resistive electromagnet capable of generating a variable magnetic field and pole geometry able to create a magnetic field gradient, was built. Previous in vitro tests with 50 nm hydrodynamic size NOFRhod were made to verify the transport and specific local accumulation. For in vivo targeting, the magnetic field of the poles was adjusted to 0 T (control) or 1,3 T (experimental value) and the nanoparticles were administrated by three different routes: tumor local, tail vein or carotid artery. Results: At first, we demonstrated that nanoparticles in this study are stable in DMEM culture medium and when dispersed in saline or PBS at a concentration of 50 µgFe/mL. The cell labeling analysis by prussian blue and fluorescent microscopy showed that NOF-Rhod are efficient for this purpose in all used concentrations (1, 10, 30 e 50 ug/mL), being enhanced by external magnetic field application. Besides that, cytotoxicity assay showed that cell death caused by these nanoparticles was barely evident. The volumetry study by MRI and histology demonstrated that in all used concentrations the tumor growth was evident and proportional both according to the day and the C6 cell concentration (104 , 105 ou 106 ). The in vitro tests showed that nanoparticle aggregation was efficient in all magnetic field gradients used. Moreover, the oblique steel pole addition created a punctual nanoparticle accumulation in one hose?s side, being this artifice selected for subsequent in vivo studies. The MRI monitoring was effective for NOF-Rhod identification in tumor region after local administration, showed an important signal reduction. The MRI sensibility, moreover, was not able to detect NOF-Rhod in tumor region after tail vein or carotid administration, further studies for these administration parameters are required. The in vivo magnetofection process analysis by histology, however, demonstrated more sensibility than MRI, evidencing iron concentration in tumor after the three NOFRhod administration routes. Furthermore, targeting intravenous administration with an external magnetic field was capable to increasing nanoparticle accumulation in tumor region. Conclusion: Taken together, our in vitro and in vivo results showed the NOF-Rhod magnetic targeting efficience, being this strategy a promisse tool for further applications of magneto hyperthermia technique.
Objetivo: Elucidar o processo de magnetofecção in vitro e in vivo em tumores de glioblastoma induzidos por células C6 de glioma, com perspectiva futura de aplicação terapêutica da técnica de magneto hipertermia. Para tanto, utilizou-se nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro conjugadas com moléculas fluorescentes de Rhodamine-B (NOF-Rhod) e a imposição de um campo magnético externo para direcionamento ativo à região tumoral. Métodos: Para o processo de magnetofecção, foi construído um eletroímã resistivo capaz de gerar um campo magnético variável e uma geometria dos pólos capaz de gerar um gradiente de campo magnético. Diversos testes prévios in vitro das NOF-Rhod com tamanho hidrodinâmico de 50nm foram realizados para se verificar o transporte e acúmulo em locais específicos. Para os estudos in vivo, padronizou-se o modelo experimental de glioma induzido em ratos machos Wistar por células C6. Para o processo de magnetofecção, o campo magnético nos pólos foi ajustado a 0 T (controle) ou 1,3 T (valor experimental) e as nanopartículas administradas por 3 vias distintas: via local, caudal e carótida. Resultados: Inicialmente, demonstramos que as nanopartículas utilizadas neste estudo são estáveis em meio de cultura DMEM e também quando dispersas em solução salina ou PBS na concentração de 50 µgFe/mL. A análise da marcação celular por azul de prússia e microscopia de fluorescência mostrou que as NOF-Rhod são eficientes para este fim em todas as concentrações utilizadas (1, 10, 30 e 50 ug/mL), sendo o processo potencializado com o uso de um campo magnético externo. Além disso, o ensaio de citotoxicidade evidenciou que a morte celular causada por essas nanopartículas foi pouco evidente. O estudo de volumetria por IRM e histologia demonstrou que em todas as concentrações o crescimento do tumor foi evidente e proporcional tanto ao dia de análise quanto à concentração de célula C6 utilizada (104 , 105 ou 106). Os testes in vitro mostraram que o acúmulo de nanopartículas foi eficiente em todos os gradientes de campo magnético utilizados. Entretanto, a adição de um pólo de aço oblíquo formou gação de nanopartículas mais pontual em dos lados da mangueira utilizada no teste, sendo este artifício selecionado para o estudo in vivo subsequente. O monitoramento por IRM foi eficaz na identificação das NOFRhod na região do tumor após a administração por via local, evidenciando uma redução importante do sinal. A sensibilidade da IRM, entretanto, não foi capaz de detectar NOF-Rhod na região do tumor após administração via caudal ou via carótida, sendo necessários mais estudos para padronização destas vias de administração. A análise do processo de magnetofecção in vivo por histologia, no entanto, se mostrou mais sensível que a IRM, evidenciando a presença de ferro no tumor após aplicação das NOF-Rhod pelas três vias utilizadas (local, caudal e carótida). Além disso, quando a administração foi feita via caudal, o campo magnético externo utilizado para direcionamento foi capaz de otimizar a agregação destas nanopartículas na região do tumor. Conclusão: Tomados em conjunto, nossos resultados in vitro e in vivo demonstraram a eficiência da utilização do campo magnético no direcionamento magnético das NOF-Rhod, sendo esta uma promissora ferramenta para futuras aplicações da técnica de magneto hipertermia.
Objetivo: Elucidar o processo de magnetofecção in vitro e in vivo em tumores de glioblastoma induzidos por células C6 de glioma, com perspectiva futura de aplicação terapêutica da técnica de magneto hipertermia. Para tanto, utilizou-se nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro conjugadas com moléculas fluorescentes de Rhodamine-B (NOF-Rhod) e a imposição de um campo magnético externo para direcionamento ativo à região tumoral. Métodos: Para o processo de magnetofecção, foi construído um eletroímã resistivo capaz de gerar um campo magnético variável e uma geometria dos pólos capaz de gerar um gradiente de campo magnético. Diversos testes prévios in vitro das NOF-Rhod com tamanho hidrodinâmico de 50nm foram realizados para se verificar o transporte e acúmulo em locais específicos. Para os estudos in vivo, padronizou-se o modelo experimental de glioma induzido em ratos machos Wistar por células C6. Para o processo de magnetofecção, o campo magnético nos pólos foi ajustado a 0 T (controle) ou 1,3 T (valor experimental) e as nanopartículas administradas por 3 vias distintas: via local, caudal e carótida. Resultados: Inicialmente, demonstramos que as nanopartículas utilizadas neste estudo são estáveis em meio de cultura DMEM e também quando dispersas em solução salina ou PBS na concentração de 50 µgFe/mL. A análise da marcação celular por azul de prússia e microscopia de fluorescência mostrou que as NOF-Rhod são eficientes para este fim em todas as concentrações utilizadas (1, 10, 30 e 50 ug/mL), sendo o processo potencializado com o uso de um campo magnético externo. Além disso, o ensaio de citotoxicidade evidenciou que a morte celular causada por essas nanopartículas foi pouco evidente. O estudo de volumetria por IRM e histologia demonstrou que em todas as concentrações o crescimento do tumor foi evidente e proporcional tanto ao dia de análise quanto à concentração de célula C6 utilizada (104 , 105 ou 106). Os testes in vitro mostraram que o acúmulo de nanopartículas foi eficiente em todos os gradientes de campo magnético utilizados. Entretanto, a adição de um pólo de aço oblíquo formou gação de nanopartículas mais pontual em dos lados da mangueira utilizada no teste, sendo este artifício selecionado para o estudo in vivo subsequente. O monitoramento por IRM foi eficaz na identificação das NOFRhod na região do tumor após a administração por via local, evidenciando uma redução importante do sinal. A sensibilidade da IRM, entretanto, não foi capaz de detectar NOF-Rhod na região do tumor após administração via caudal ou via carótida, sendo necessários mais estudos para padronização destas vias de administração. A análise do processo de magnetofecção in vivo por histologia, no entanto, se mostrou mais sensível que a IRM, evidenciando a presença de ferro no tumor após aplicação das NOF-Rhod pelas três vias utilizadas (local, caudal e carótida). Além disso, quando a administração foi feita via caudal, o campo magnético externo utilizado para direcionamento foi capaz de otimizar a agregação destas nanopartículas na região do tumor. Conclusão: Tomados em conjunto, nossos resultados in vitro e in vivo demonstraram a eficiência da utilização do campo magnético no direcionamento magnético das NOF-Rhod, sendo esta uma promissora ferramenta para futuras aplicações da técnica de magneto hipertermia.
Descrição
Citação
AGUIAR, Marina Fontes de Paula. Magnetofecção mediada por nanopartículas de óxido de ferro em tumores de glioblastoma para posterior aplicação terapêutica da magneto hipertermia: estudos in vitro e in vivo. 2015. 187 f. Dissertação (Mestrado) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2015.