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Campos tratamento de tumores (TTFields) são uma modalidade anti-mitótico para o tratamento de glioblastoma multiforme e potencialmente outros tipos de cancro. Os campos são distribuídos através da aplicação contínua de baixa intensidade (1-3 V / cm), de frequência intermédia (100-500 kHz), alternando campos eléctricos para a região do tumor 1, 2. TTFields aplicação in vitro e in vivo foi demonstrado que inibem tanto o crescimento de várias linhas de células cancerosas e a progress dos tumores em vários modelos de tumores animais 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Ensaios clínicos e estudos-piloto randomizados maiores em pacientes com tumores sólidos, incluindo o glioblastoma e o cancro do pulmão de células não pequenas, têm demonstavaliaram a segurança e a eficácia da aplicação contínua TTFields 8, 9, 10. A eficácia dos TTFields verificou-se ser: (1) dependente de frequência, com frequências óptimas específicas que conduzem à maior redução nas contagens de células de linhas celulares de diferentes origens 1, 2, 4, 5, 6, 7; (2) intensidade-dependente, com um limiar mínimo para a actividade em cerca de 1 V / cm e as intensidades mais potentes superiores 1, 2, 7, 11 do campo eléctrico; (3) aumenta quando a duração do tratamento foi mais 5; e (4) superior quando 2 TTFields direccionais foram aplicados perpendicularmente a cada other, em comparação com os campos eléctricos aplicados a partir de uma única direcção 1. Com base nas conclusões acima, TTFields pode ser aplicada a pacientes durante longos períodos, utilizando 2 conjuntos de matrizes de transdutores localizados sobre a pele do paciente para maximizar as intensidades do campo eléctrico no leito tumoral 12, 13.
O estudo dos efeitos de TTFields sobre as células cancerosas in vitro actualmente proporciona a única forma de determinar a frequência óptima para se aplicar a um tipo específico de tumor. Teste para a frequência óptima exige um dispositivo que permite a aplicação de diferentes frequências na faixa de 100-500 kHz e a intensidade de até 3 V / cm de raiz quadrada média (RMS) à cultura de células. Como aplicação TTFields produz calor, o sistema de aplicação requer a capacidade para dissipar o calor excessivo, mantendo um controlo apertado sobre a temperatura.
Vários dispositivos were desenvolvidos ao longo dos anos para permitir a aplicação TTFields a culturas de células 1, 2, 5, 14, 15, 16. Em todos estes dispositivos, os eléctrodos usados foram isolados, a fim de evitar as ressalvas envolvidas com a utilização de eléctrodos condutores, tais como a troca de electrões na superfície do eléctrodo e a libertação de iões metálicos tóxicos para o meio de um. A principal diferença entre os vários sistemas de aplicação TTFields testados é do tipo de isolamento do eléctrodo utilizado, quer com eléctrodos feitos de fios de metal isolados com uma película fina de isolador 2, 14, 15, 16 ou com um material de alta dieléctrica constante (por exemplo, magnésio chumbo titanat niobato de chumboe (PMN-PT)) 6. Embora os eléctrodos fios isolados oferecem uma solução relativamente simples e de baixo custo para aplicação TTFields, eles são muitas vezes limitados pela alta tensão necessária para atingir eficazes intensidades de campo eléctrico superior ao limiar de 1 V / cm e pela superfície disponível para o plaqueamento de células, medida que a distância entre os eléctrodos é relativamente pequena. Sistemas baseados em eletrodos isolados usando um material de alta dielétrico-constante requerem capacidades de design e fabricação especiais, mas eles não precisam de alta tensão e pode oferecer uma área maior para o crescimento celular entre os eletrodos.
O sistema in vitro de aplicação TTFields utilizado neste trabalho pertence a esta última classe de sistemas, com a unidade do núcleo ser uma placa de Petri (TTFields prato, ver Figura 1) composto de alta-dieléctrica constante de cerâmica (isto é, PMN-PT). Dois pares de eléctrodos são impressos perpendicularmente sobre a parede externasl de um prato TTFields para permitir a aplicação de campos eléctricos a partir de 2 direcções. Os eléctrodos são ligados a um gerador de forma de onda sinusoidal e um amplificador, que permitem a aplicação TTFields na gama de 50-500 kHz. De modo a se dissipar o calor excessivo, os pratos TTFields são mantidos dentro de uma incubadora refrigerada, com a temperatura do meio-controle realizados utilizando a monitorização constante da temperatura do prato e ajustes para a voltagem aplicada pelo sistema. Na prática, a configuração da incubadora para uma temperatura mais baixa iria conduzir a maiores intensidades de campo eléctrico, tal como o sistema aumenta a tensão até que a temperatura alvo no interior do prato é conseguido. A diferença entre a temperatura dentro do prato e a temperatura da incubadora pode levar a alguma evaporação, dependendo dos gradientes de temperatura; Assim, o meio de cultura deve ser substituído a cada 24 h para manter as condições de crescimento adequados.
O protocolo abaixodescreve o procedimento experimental para optimizar a aplicação de frequências TTFields para as células cancerosas de modo a que uma redução máxima no número de células e uma redução no potencial das células sobreviventes para formarem colónias são alcançados.