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Los campos tratamiento de tumores (TTFields) son una modalidad anti-mitótico para el tratamiento de glioblastoma multiforme y potencialmente otros tipos de cáncer. Los campos se entregan a través de la aplicación continua de baja intensidad (1-3 V / cm), de frecuencia intermedia (100-500 kHz), campos eléctricos alternos a la región del tumor 1, 2. Aplicación TTFields in vitro e in vivo ha demostrado inhibir tanto el crecimiento de diversas líneas de células cancerosas y la progresión de los tumores en varios modelos animales de tumores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. ensayos clínicos piloto y estudios aleatorios más grandes en pacientes con tumores sólidos, incluyendo glioblastoma y el cáncer de pulmón de células no pequeñas, tienen demonstCalificó la seguridad y la eficacia de la aplicación TTFields continua 8 , 9 , 10 . Se encontró que la eficacia de los TTFields era: (1) dependiente de la frecuencia, con frecuencias óptimas específicas que conducían a la reducción más alta en los recuentos celulares de líneas celulares de diferentes orígenes 1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 7 ; (2) dependiente de la intensidad del campo eléctrico, con un umbral mínimo de actividad de alrededor de 1 V / cm y intensidades más potentes 1 , 2 , 7 , 11 ; (3) aumentado cuando la duración del tratamiento era más larga 5 ; Y (4) mayor cuando se aplicaron 2 TTFields direccionales perpendicularmente a cada unoEr, en comparación con los campos eléctricos aplicados desde una sola dirección 1 . Basado en los hallazgos anteriores, los TTFields pueden aplicarse a pacientes durante largos períodos de tiempo utilizando 2 conjuntos de conjuntos de transductores localizados en la piel de los pacientes para maximizar las intensidades del campo eléctrico en el lecho tumoral 12 , 13 .
El estudio de los efectos de TTFields sobre células cancerosas in vitro proporciona actualmente la única manera de determinar la frecuencia óptima para aplicar a un tipo de tumor específico. La prueba de la frecuencia óptima requiere un dispositivo que permita la aplicación de diferentes frecuencias en el rango de 100-500 kHz ya intensidades de hasta 3 V / cm de raíz media cuadrada (RMS) al cultivo celular. Como la aplicación de TTFields produce calor, el sistema de aplicación requiere la capacidad de disipar el calor excesivo manteniendo un control estricto sobre la temperatura.
Varios dispositivos fuerone desarrollado a lo largo de los años para permitir la aplicación TTFields a cultivos de células 1, 2, 5, 14, 15, 16. En todos estos dispositivos, los electrodos utilizados fueron aisladas con el fin de evitar las salvedades implicados con el uso de electrodos conductores, como el intercambio de electrones en la superficie del electrodo y la liberación de iones metálicos tóxicos en el medio 1. La principal diferencia entre los diversos sistemas de aplicación TTFields evaluados es el tipo de aislamiento electrodo utilizado, ya sea con electrodos hechos de hilos metálicos aislados con una película delgada de aislante 2, 14, 15, 16 o con un material de alta constante dieléctrica (por ejemplo, magnesio plomo titanat niobato de plomoe (PMN-PT)) 6. Mientras que los electrodos de alambre aislado ofrecen una solución relativamente simple y rentable para la aplicación TTFields, a menudo son limitados por el alto voltaje requerido para conseguir intensidades de campo eléctrico efectivo por encima del umbral 1 V / cm y por la superficie disponible para el chapado de células, como la distancia entre los electrodos es relativamente pequeño. Los sistemas basados en electrodos aislados utilizando un material de alta constante dieléctrica requieren capacidades de diseño y fabricación especiales, sin embargo, que no requieren alta tensión y pueden ofrecer un área más grande para el crecimiento celular entre los electrodos.
El sistema de aplicación TTFields in vitro utilizado en este trabajo pertenece a la última clase de sistemas, con la unidad de base que es una placa de Petri (plato TTFields, véase la Figura 1) compuesto de alta constante dieléctrica de cerámica (es decir, PMN-PT). Dos pares de electrodos se imprimen perpendicularmente sobre la Wal exteriorls de un plato TTFields para permitir la aplicación de campos eléctricos de 2 direcciones. Los electrodos están conectados a un generador de forma de onda sinusoidal y un amplificador, que permiten la aplicación TTFields en la gama de frecuencias de 50-500 kHz. Con el fin de disipar el exceso de calor, los platos TTFields se mantienen dentro de un incubador refrigerado, con el medio de control de temperatura realizó utilizando la vigilancia constante de la temperatura del plato y ajustes a la tensión aplicada por el sistema. En la práctica, el establecimiento de la incubadora a una temperatura más baja daría lugar a intensidades de campo eléctrico más altos, ya que el sistema aumenta la tensión hasta que se alcanza la temperatura objetivo dentro del plato. La diferencia entre la temperatura dentro del plato y la temperatura de la incubadora puede conducir a una cierta evaporación, en función de los gradientes de temperatura; Por lo tanto, el medio de cultivo tiene que ser reemplazado cada 24 h para mantener condiciones de crecimiento adecuadas.
El protocolo a continuacióndescribe el procedimiento experimental para optimizar la aplicación de las frecuencias TTFields a las células cancerosas de manera que una reducción máxima de recuento de células y una reducción en el potencial de las células supervivientes para formar colonias se consiguen.