Evaluación del comportamiento biológico y eléctrico de células cancerosas de piel tratadas con nanopartículas fluorescentes a base de carbono como potenciales agentes fotosensibilizadores para terapia fotodinámica

Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de nanopartículas fluorescentes a base de carbono como agentes fotosensibilizadores en células cancerosas de piel tipo no melanoma, mediante mediciones de bioimpedancia eléctrica (EIE) in vitro. Se trabajó con células HEKa (queratinocitos humanos san...

Full description

Autores:
García Pérez, Valentina
Muñoz Valdés, Mariana
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad Autónoma de Occidente
Repositorio:
RED: Repositorio Educativo Digital UAO
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:red.uao.edu.co:10614/16069
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10614/16069
https://red.uao.edu.co/
Palabra clave:
Ingeniería Biomédica
Terapia fotodinámica
Fotosensibilizadores
Nanopartículas de carbono
Bioimpedancia eléctrica
Especies reactivas de oxígeno
Dopaje con Gd³⁺ e Yb³⁺
Viabilidad celular
Photodynamic therapy
Photosensitizers
Carbon-based nanoparticles
Electrical bioimpedance
Reactive oxygen species
Gd³⁺ and Yb³⁺ doping
Cell viability
Rights
openAccess
License
Derechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2025
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Fonthal Rico, Faruk
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description Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de nanopartículas fluorescentes a base de carbono como agentes fotosensibilizadores en células cancerosas de piel tipo no melanoma, mediante mediciones de bioimpedancia eléctrica (EIE) in vitro. Se trabajó con células HEKa (queratinocitos humanos sanos) y MCF-7 (cáncer de mama), debido a la disponibilidad de líneas celulares. El diseño experimental incluyó pruebas de viabilidad celular (MTT) antes y después de la irradiación UV, así como mediciones de EIE a dos alturas de irradiación: altura 1 (cercana a los LEDs UV) y altura 2 (más alejada). Además, se analizaron soluciones de nanopartículas sin células para evaluar su respuesta electroquímica. Los resultados mostraron que en células HEKa, las concentraciones bajas y moderadas de nanopartículas no afectaron significativamente la viabilidad celular, aunque dosis altas de PC:Gd³⁺ redujeron ligeramente la viabilidad. En contraste, en las células MCF-7, la irradiación con nanopartículas disminuyó significativamente la viabilidad celular, evidenciando su potencial como fotosensibilizadores por la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Las mediciones de EIE reflejaron cambios en las propiedades biofísicas de las células tratadas, con mayor variabilidad en la altura 1, sugiriendo que la proximidad a la fuente UV influye en la eficacia del tratamiento. En las soluciones sin células, el dopaje con Gd³⁺ mostró una respuesta electroquímica dependiente de la dosis, mientras que el codopaje con Yb³⁺ y Gd³⁺ presentó menor variabilidad, indicando una posible estabilización de las propiedades de las nanopartículas. En conclusión, los resultados sugieren que las nanopartículas fluorescentes dopadas tienen un alto potencial como fotosensibilizadores en terapia fotodinámica, especialmente en cáncer de piel y mama. Este estudio, realizado en la Universidad Autónoma de Occidente (Cali) y la Universidad del Rosario (Bogotá), proporciona evidencia preliminar sobre su aplicabilidad en tratamientos oncológicos
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Colombia. https://hdl.handle.net/10614/16069https://hdl.handle.net/10614/16069Universidad Autónoma de OccidenteRespositorio Educativo Digital UAOhttps://red.uao.edu.co/Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de nanopartículas fluorescentes a base de carbono como agentes fotosensibilizadores en células cancerosas de piel tipo no melanoma, mediante mediciones de bioimpedancia eléctrica (EIE) in vitro. Se trabajó con células HEKa (queratinocitos humanos sanos) y MCF-7 (cáncer de mama), debido a la disponibilidad de líneas celulares. El diseño experimental incluyó pruebas de viabilidad celular (MTT) antes y después de la irradiación UV, así como mediciones de EIE a dos alturas de irradiación: altura 1 (cercana a los LEDs UV) y altura 2 (más alejada). Además, se analizaron soluciones de nanopartículas sin células para evaluar su respuesta electroquímica. Los resultados mostraron que en células HEKa, las concentraciones bajas y moderadas de nanopartículas no afectaron significativamente la viabilidad celular, aunque dosis altas de PC:Gd³⁺ redujeron ligeramente la viabilidad. En contraste, en las células MCF-7, la irradiación con nanopartículas disminuyó significativamente la viabilidad celular, evidenciando su potencial como fotosensibilizadores por la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Las mediciones de EIE reflejaron cambios en las propiedades biofísicas de las células tratadas, con mayor variabilidad en la altura 1, sugiriendo que la proximidad a la fuente UV influye en la eficacia del tratamiento. En las soluciones sin células, el dopaje con Gd³⁺ mostró una respuesta electroquímica dependiente de la dosis, mientras que el codopaje con Yb³⁺ y Gd³⁺ presentó menor variabilidad, indicando una posible estabilización de las propiedades de las nanopartículas. En conclusión, los resultados sugieren que las nanopartículas fluorescentes dopadas tienen un alto potencial como fotosensibilizadores en terapia fotodinámica, especialmente en cáncer de piel y mama. Este estudio, realizado en la Universidad Autónoma de Occidente (Cali) y la Universidad del Rosario (Bogotá), proporciona evidencia preliminar sobre su aplicabilidad en tratamientos oncológicosThis study aimed to evaluate the effect of fluorescent carbon-based nanoparticles as photosensitizing agents in non-melanoma skin cancer cells using in vitro electrical bioimpedance (EIS) measurements. Due to the availability of cell lines, HEKa (healthy human keratinocytes) and MCF-7 (breast cancer) cells were used. The experimental design included cell viability assays (MTT) before and after UV irradiation, as well as EIS measurements at two irradiation heights: height 1 (closer to the UV LEDs) and height 2 (further away). Additionally, nanoparticle solutions without cells were analyzed to assess their electrochemical response. Results showed that in HEKa cells, low and moderate nanoparticle concentrations did not significantly affect cell viability, although high doses of PC:Gd³⁺ slightly reduced viability. In contrast, MCF-7 cells exhibited a significant decrease in viability after irradiation with nanoparticles, confirming their potential as photosensitizers through the generation of reactive oxygen species (ROS). EIS measurements revealed changes in the biophysical properties of treated cells, with greater variability at height 1, suggesting that proximity to the UV source significantly influences treatment efficacy. In cell-free solutions, Gd³⁺ doping showed a dose-dependent electrochemical response, whereas Yb³⁺ and Gd³⁺ co-doping resulted in lower variability, indicating possible stabilization of nanoparticle properties. In conclusion, the findings suggest that doped fluorescent nanoparticles have strong potential as photosensitizers in photodynamic therapy, particularly for skin and breast cancer treatment. This study, conducted at Universidad Autónoma de Occidente (Cali) and Universidad del Rosario (Bogotá), provides preliminary evidence of their applicability in oncological treatmentsPasantía de investigación (Ingeniero Biomédico)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2025PregradoIngeniero(a) Biomédico(a)74 páginasapplication/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteIngeniería BiomédicaFacultad de Ingeniería y Ciencias BásicasCaliDerechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2025https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación del comportamiento biológico y eléctrico de células cancerosas de piel tratadas con nanopartículas fluorescentes a base de carbono como potenciales agentes fotosensibilizadores para terapia fotodinámicaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85[1] International Agency for Research on Cancer. “Cancer Today”. 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Protocolo para la síntesis de puntos de carbono sin dopar.pdfT11345A_Anexo A. Protocolo para la síntesis de puntos de carbono sin dopar.pdfAnexo A. Protocolo para la síntesis de puntos de carbono sin doparapplication/pdf231347https://red.uao.edu.co/bitstreams/768e50d1-93b3-4c93-9e7a-a2629907e8ab/download5bdaa84c406fb3568fbb3f4ea64fb415MD52T11345B_Anexo B. Caracterización de caja y LEDS UV.pdfT11345B_Anexo B. Caracterización de caja y LEDS UV.pdfAnexo B. Caracterización de caja y LEDS UVapplication/pdf812429https://red.uao.edu.co/bitstreams/f37afbef-24e4-4252-bc84-e244a1021a16/downloadda56ecdf747bf4a76e8d730bcfe16084MD53T11345C_Anexo C. Cronograma de actividades pasantía investigativa.pdfT11345C_Anexo C. Cronograma de actividades pasantía investigativa.pdfAnexo C. Cronograma de actividades pasantía investigativaapplication/pdf538687https://red.uao.edu.co/bitstreams/941615f4-6a93-4ddd-ba9b-9806ea1dae04/download16f42df19fd0877ac0bab8ec31eccebbMD54T11345D_Anexo D. Ensayo de citotoxicidad MTT.pdfT11345D_Anexo D. Ensayo de citotoxicidad MTT.pdfAnexo D. Ensayo de citotoxicidad MTTapplication/pdf199916https://red.uao.edu.co/bitstreams/c88705f0-1945-47e9-b06c-575e2ed49e40/download1849f2f7bd9c14ab90534cbdbb3e2183MD55T11345E_Anexo E. Protocolo del dispositivo de EIE y análisis de EIE.pdfT11345E_Anexo E. Protocolo del dispositivo de EIE y análisis de EIE.pdfAnexo E. Protocolo del dispositivo de EIE y análisis de EIEapplication/pdf810768https://red.uao.edu.co/bitstreams/bf314631-411a-4ba0-a19a-a3ed76befce4/download8693e068135d9036cc26dcced2ed1863MD56T11345F_Anexo F. Análisis ensayo MTT pre-irradiación HEKa.xlsxT11345F_Anexo F. Análisis ensayo MTT pre-irradiación HEKa.xlsxAnexo F. Análisis ensayo MTT pre-irradiación HEKaapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet90371https://red.uao.edu.co/bitstreams/767cc413-363b-4098-aa74-4ae3508c1fb1/download820224e0077b98b02f7857e87c9d3b6fMD57T11345G_Anexo G. Análisis ensayo MTT pre-irradiación MCF-7.xlsxT11345G_Anexo G. Análisis ensayo MTT pre-irradiación MCF-7.xlsxAnexo G. Análisis ensayo MTT pre-irradiación MCF-7application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet35212https://red.uao.edu.co/bitstreams/27c2517a-a6d7-4b6e-9784-04333a50b308/download8dec16ec77925e2b1891eafe808fe9feMD58T11345H_Anexo H. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 1 completo.xlsxT11345H_Anexo H. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 1 completo.xlsxAnexo H. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 1 completoapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet35900https://red.uao.edu.co/bitstreams/ee94751d-c71b-46af-b475-1d9de9ce4297/downloadc26ed3981aed15a577a98edf3b76b98dMD59T11345I_Anexo I. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 2 completo.xlsxT11345I_Anexo I. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 2 completo.xlsxAnexo I. Análisis ensayo MTT post-irradiación altura 2 completoapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet35800https://red.uao.edu.co/bitstreams/7d991c10-9e99-4f14-9719-176bc285b768/download85e1fc898c44cf9b383411cf79b2cf50MD510T11345J_Anexo J. Análisis mediciones por medio de Google Colab.ipynbT11345J_Anexo J. Análisis mediciones por medio de Google Colab.ipynbAnexo J. Análisis mediciones por medio de Google Colabapplication/octet-stream1982925https://red.uao.edu.co/bitstreams/8e5fc3a7-05e9-47f0-811e-764134591e61/download48dba56ff3222c5fe96b647e0d8032feMD511T11345K_Anexo K. Excel promedio porcentual datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mL.xlsxT11345K_Anexo K. Excel promedio porcentual datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mL.xlsxAnexo K. Excel promedio porcentual datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mLapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet186770https://red.uao.edu.co/bitstreams/2406b2d3-3274-4c06-98a4-68089fc7dc79/download1dc3c92c8488a910d56f7b7a93ae6609MD512T11345L._Anexo L. Excel promedio porcentual Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺xlsxT11345L._Anexo L. Excel promedio porcentual Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺xlsxAnexo L. Excel promedio porcentual Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet186770https://red.uao.edu.co/bitstreams/e1e2928e-aefd-48eb-a0a7-bf124cbc4ccf/download1dc3c92c8488a910d56f7b7a93ae6609MD513T11345M_Anexo M. Desviaciones estándares promedio obtenidas de Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺.pngT11345M_Anexo M. Desviaciones estándares promedio obtenidas de Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺.pngAnexo M. Desviaciones estándares promedio obtenidas de Datos EIE antes vs después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺image/png113957https://red.uao.edu.co/bitstreams/d4dc268a-f36f-495d-818b-a0e9cddd4a71/downloadd0580c0a053bbafcc8eacb94ed1e85e9MD514T11345N_Anexo N. Datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mL.zipT11345N_Anexo N. Datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mL.zipAnexo N. Datos EIE antes vs durante y durante vs después de irradiación de PC dopados y sin dopar con concentraciones de 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mLapplication/zip17212234https://red.uao.edu.co/bitstreams/94d3aa4d-8bb2-4b22-a1ac-a01be0198883/download79fcf94ceae17dca6d62b1ea0b38f9d0MD515T11345O-Anexo O. Datos EIE antes y después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺.zipT11345O-Anexo O. Datos EIE antes y después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺.zipAnexo O. Datos EIE antes y después de irradiación de HEKa y HEKa con PC: Gd³⁺/ Yb³⁺application/zip6819731https://red.uao.edu.co/bitstreams/e3ae3f59-b65a-49da-bb2c-198194ab4fa3/download44feea3e5123a58a7b88d724007f920eMD516T11345P_Anexo P. Figuras extras de los gráficos realizados con respecto a medición de EIE.pdfT11345P_Anexo P. Figuras extras de los gráficos realizados con respecto a medición de EIE.pdfAnexo P. Figuras extras de los gráficos realizados con respecto a medición de EIEapplication/pdf5004355https://red.uao.edu.co/bitstreams/83b7d663-2556-4f59-9204-0e25fd9a2176/downloade8d353dba6f8a19b71e70368c54434b5MD517TA11345_Autorizacion trabajo de grado.pdfTA11345_Autorizacion trabajo de grado.pdfAutorización para publicación del trabajo de gradoapplication/pdf2301839https://red.uao.edu.co/bitstreams/040ab542-5c0b-424f-835b-926f2fc3d619/download0a08f007ec842d49a13920b5dc76b19dMD520LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81672https://red.uao.edu.co/bitstreams/0f6b8686-9bc1-4abe-991e-38a5972f9396/download6987b791264a2b5525252450f99b10d1MD519TEXTT11345_Evaluación del comportamiento biológico y eléctrico de células cancerosas de piel tratadas con nanopartículas fluorescentes a base de carbono como p.pdf.txtT11345_Evaluación del comportamiento biológico y eléctrico de células cancerosas de piel tratadas con nanopartículas fluorescentes a base de carbono como p.pdf.txtExtracted texttext/plain102613https://red.uao.edu.co/bitstreams/ab78d05a-a1ca-4d37-9038-2dccc305cf38/downloadc00e7051fbab0ce6070f46a1e1e8df66MD521T11345A_Anexo A. 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