Estudio topológico de la incorporación de nanoesferas de oro sobre la superficie de la membrana plasmática de células de cáncer de mama Público Deposited

El número de mujeres diagnosticadas con cáncer de mama sigue aumentando y los tratamientos para contrarrestar esta enfermedad aún son poco específicos y muy agresivos, por lo que exigen mayores esfuerzos en el estudio de nuevas estrategias terapéuticas y de diagnostico temprano. La nanotecnología ofrece herramientas especiales para el estudio de moléculas localizadas en la superficie celular que están involucradas con el desarrollo de esta enfermedad. En este estudio se analizaron los cambios que ocurren en la rugosidad de la membrana plasmática de células MCF-7, que provienen de un carcinoma mamario humano, cuando son incubadas con nanopartículas de oro (AuNP) de 20 nm de diámetro a diferentes tiempos de incubación. Los resultados revelaron que las AuNP inducen cambios en los valores de rugosidad de la membrana plasmática a las 12 h de incubación con respecto a las células que testigo (incubadas con etanol). Se ha propuesto que el contacto de las AuNP con la superficie de la membrana plasmática ocasiona cambios cinéticos y mecánicos de las estructuras que la componen, especialmente de los lípidos, proteínas y estructuras glicosiladas, generando modificaciones en su rugosidad lo que a su vez aumenta la velocidad de captación hacia el interior de la célula. También se empleo estradiol (E2) como estimulante de la rugosidad de la membrana celular ya que esta hormona genera cambios en la estructura de la membrana plasmática al estimular la síntesis de diversas proteínas que se anclan en ella, y generar la modificación de algunos fosfolípidos que componen la bicapa lipidica. Al realizar los experimentos donde se incubaron a las células MCF-7 con la mezcla de AuNP y E2, los resultados mostraron que la rugosidad de la membrana plasmática aumenta con forme avanzo el tiempo de incubación y las fases del ciclo celular en ambos casos se incrementa con respecto a las células testigo cuando se hicieron por separado y el incremento inducido por la combinación AuNP y estradiol es menor al observado por la inducción con estradiol sólo, sin embargo no es estadísticamente significativo. Los resultados descritos en este trabajo proporcionan información importante para comprender la dinámica de los cambios presentes en la membrana de las células de carcinoma mamario cuando éstas son incubadas con AuNP, en ausencia y presencia de estradiol. Los resultados obtenidos presentan datos relevantes para entender las interacciones y la eficiencia de las AuNP con la superficie de la membrana plasmática al generar cambios significativos en la rugosidad analizados por AFM. Como las AuNP juegan un papel crucial en la terapia contra el cáncer de mama, es importante comprender sus interacciones y procesos de internalización a fin de orientar de manera eficiente los sitios específicos en las células.

The last tendency in the development of the breast cancer show that number of cases is raising, as well that this particular form of cancer becomes more aggressive and effecting younger population, than years before. Therefore, all over the world new strategies and new way of treatments are under development to prevent or stop such accelerated progress of the breast cancer. Nanotechnology with new multidisciplinary approach offers a new hope and new tools to study and fight this illness. One of the most developed nanotechnology approach in the case of the breast cancer is a treatment using the gold nanoparticles (AuNP). Here in this thesis, a study based on the change in the surface cell morphology (surface roughness) of the MCF-7 cancer cells, during the treatment with gold nanoparticles (AuNP, 20 nm diameter), are presented. The measurements were conducting using the highly sensitive Atomic Force Microscopy (AFM) technique. The cell surface roughness was monitored during different time of treatments: 6, 12, 16 and 24 h. Results clearly show some time dependent behavior, with significant changes after 12 h, which is related and discussed in the thesis in the respect of the kinetic and mechanism of the AuNP uptake. Additional very interesting data were obtained with MCF-7 cancer cells cultivated in the presence of the hormone: estradiol (E2), as a factor which enhances the surface roughness of the cell membrane. In general it influences the synthesis of different proteins (lipoproteins) and causes the changes in the structure and composition of the membrane double layer. As mass important we noticed that such new type of cell membrane does not show significant changes in the surface roughness during the AuNP treatments, independently of the time. In order to monitor surface roughness of the MCF-7 cell membrane, a new methodology was developed, as well of cultivation of the cancer cell suitable for the AFM analysis. In many aspects it is a pioneering work, with great potential. The obtained results are very important as a base for the future studies and understanding of the mechanism and kinetics of the incorporation of different nanoparticles in the biological systems. The results reported here show difference for NP treatments for case of the breast cancer previously 1treated with the hormone estradiol and one without such treatment. It could reflect significantly on the efficiency of the NP therapy

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