Las nanopartículas magnéticas en medicina: enfoque en la terapia de hipertermia magnética

García García, Paola

Publicación:
Las nanopartículas magnéticas en medicina: enfoque en la terapia de hipertermia magnética

dc.contributor.advisor	Santa Marta Pastrana, Cristina María
dc.contributor.author	García García, Paola
dc.date.accessioned	2025-07-23T12:15:44Z
dc.date.available	2025-07-23T12:15:44Z
dc.date.issued	2025-07-09
dc.description.abstract	La hipertermia magnética, basada en la capacidad de las nanopartículas magnéticas para generar calor bajo un campo magnético alterno, es una técnica prometedora en oncología, especialmente como complemento de la radioterapia o la quimioterapia. Sin embargo, su eficacia depende críticamente de las propiedades físico-biológicas de las nanopartículas empleadas. Este trabajo parte de la hipótesis de que el tamaño de las nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) influye significativamente en su eficiencia térmica y distribución intratumoral. Se propone que aquellas con diámetro intermedio (entre 10 y 20 nm), ofrecen un rendimiento óptimo, al maximizar la disipación energética mediante relajaciones de Néel y Brown, minimizar la aglomeración y garantizar una buena dispersión en el tejido. Para evaluar esta hipótesis, se desarrollaron tres modelos computacionales en MATLAB: (1) un modelo para calcular la influencia del tamaño de las nanopartículas en la generación de calor a través de la tasa de absorción específica (𝑆𝐴𝑅); (2) un modelo para simular la distribución espacial de las nanopartículas en un tumor esférico heterogéneo mediante técnicas de Monte Carlo; y (3) un modelo basado en la ecuación de Pennes para describir la distribución térmica y el daño celular, considerando tratamientos con hipertermia sola, radioterapia y su combinación. Los resultados confirman la existencia de un intervalo óptimo de tamaño que maximiza la eficacia terapéutica (concretamente entre 14 y 16 nm), logrando una distribución térmica homogénea y una mayor destrucción tumoral, especialmente cuando se combina con la radioterapia. Además, se destaca la importancia de una adecuada difusión previa al tratamiento, aunque su extensión debe equilibrarse con los posibles efectos secundarios sobre el tejido sano. En conclusión, el trabajo aporta una herramienta teórica útil para la optimización de terapias basadas en hipertermia magnética, subrayando la necesidad de seguir desarrollando modelos computacionalmente más eficientes y representativos del entorno fisiológico real.	es
dc.description.abstract	Magnetic hyperthermia, based on the ability of magnetic nanoparticles to generate heat under an alternating magnetic field, is a promising technique in oncology, particularly as an adjuvant to radiotherapy or chemotherapy. However, its effectiveness critically depends on the physicobiological properties of the nanoparticles used. This work is based on the hypothesis that the size of magnetite (Fe₃O₄) nanoparticles significantly influences their thermal efficiency and intratumoral distribution. It is proposed that those with intermediate diameters (between 10 and 20 nm) offer optimal performance by maximizing energy dissipation through Néel and Brownian relaxation mechanisms, minimizing aggregation, and ensuring good dispersion within the tissue. To evaluate this hypothesis, three computational models were developed in MATLAB: (1) a model to calculate the influence of nanoparticle size on heat generation through the specific absorption rate (𝑆𝐴𝑅); (2) a model to simulate the spatial distribution of nanoparticles in a heterogeneous spherical tumor using Monte Carlo techniques; and (3) a model based on the Pennes bioheat equation to describe the resulting thermal distribution and cellular damage, considering treatments with hyperthermia alone, radiotherapy alone, and their combination. The results confirm the existence of an optimal size range that maximizes therapeutic efficacy (specifically between 14 and 16 nm) achieving a homogeneous thermal distribution and greater tumor destruction, especially when combined with radiotherapy. Furthermore, the importance of adequate diffusion prior to treatment is highlighted, although its extent must be balanced against potential side effects on healthy tissue. In conclusion, this work provides a useful theoretical tool for the optimization of therapies based on magnetic hyperthermia, highlighting the need to continue developing computationally more efficient models that better represent the real physiological environment.	en
dc.identifier.citation	García García, Paola. Trabajo Fin de Máster: Las nanopartículas magnéticas en medicina: enfoque en la terapia de hipertermia magnética. Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) 2025
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/20.500.14468/29688
dc.language.iso	es
dc.relation.center	Facultad de Ciencias
dc.relation.degree	Máster universitario en Física Médica
dc.relation.department	Física Matemática y de Fluídos
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional
dc.subject	2406.06 Física médica
dc.subject.keywords	micromagnetismo	es
dc.subject.keywords	nanopartícula magnética	es
dc.subject.keywords	magnetita	es
dc.subject.keywords	superparamagnetismo	es
dc.subject.keywords	hipertermia magnética	es
dc.subject.keywords	relajación de Neél	es
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dc.subject.keywords	Néel relaxation	en
dc.subject.keywords	Brownian relaxation	en
dc.subject.keywords	specific absorption rate (SAR)	en
dc.subject.keywords	temperature	en
dc.title	Las nanopartículas magnéticas en medicina: enfoque en la terapia de hipertermia magnética	es
dc.type	tesis de maestría	es
dc.type	master thesis	en
dspace.entity.type	Publication