Desarrollo de una nano-plataforma basada en puntos carbono dopados con boro para su potencial aplicación en la terapia contra el cáncer por captura neutrónica

Abstract

El cáncer es una de las enfermedades con mayor tasa de mortalidad a nivel global. Dentro de los diferentes tipos de tratamientos que son utilizados para tratar esta enfermedad, la radioterapia es uno de los más frecuentes. El tumor se irradia con fotones (rayos X), induciendo daño al ADN y, por consiguiente, promoviendo la muerte celular. Sin embargo, gran cantidad de células sanas son afectadas al aplicar la radioterapia convencional por efecto de la radiación ionizante. Una alternativa a la radioterapia tradicional es la terapia por captura neutrónica de Boro (BNCT, por sus siglas en inglés), la cual utiliza neutrones que, al interactuar con el boro, generan un efecto radiactivo localizado en el tumor, reduciendo considerablemente el daño a células sanas. Esta técnica ha demostrado tener alto potencial para combatir tumores, principalmente los inoperables por accesibilidad. Sin embargo, sus costos son elevados y su efectividad puede mejorar si se logra obtener una mayor concentración de boro al interior de las células cancerosas. Recientes estudios han demostrado que diferentes tipos de nanopartículas como los puntos de carbono, son candidatos prometedores en aplicaciones para combatir el cáncer debido a sus propiedades fisicoquímicas. A su vez, los puntos de carbono tienen alta capacidad de integración con elementos o fármacos mediante su dopaje o funcionalización. En este proyecto se evalúan diferentes estrategias para la síntesis de nanopartículas basadas en carbono dopadas con boro, como una potencial plataforma radio-sensibilizante para su aplicación en la radioterapia por haz de neutrones, siendo un punto de partida para buscar que se aumente la concentración de boro en las células cancerosas comparada con los fármacos que se usan en la actualidad. Los puntos de carbono fueron sintetizados por método microondas, optimizando parámetros como precursores orgánicos, fuentes de boro, y la temperatura de reacción.

Cancer is one of the diseases with the highest mortality rate globally. Among the different types of treatments that are used to treat this disease, radiotherapy is one of the most frequent. The tumor is irradiated with photons (X-rays), inducing DNA damage and thus promoting cell death. However, a large number of healthy cells are affected by applying conventional radiotherapy due to the effect of ionizing radiation. An alternative to traditional radiotherapy is Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), which uses neutrons that, by interacting with boron, generate a localized radioactive effect in the tumor, considerably reducing damage to healthy cells. This technique has shown to have high potential to combat tumors, mainly those inoperable due to accessibility. However, their costs are high and their effectiveness can be improved if a higher concentration of boron can be obtained inside cancer cells. Recent studies have shown that different types of nanoparticles, such as carbon dots, are promising candidates for cancer-fighting applications due to their physicochemical properties. In turn, the carbon dots have a high capacity for integration with elements or drugs through their doping or functionalization. In this project, different strategies for the synthesis of carbon-based nanoparticles doped with boron are evaluated, as a potential radio-sensitizing platform for its application in neutron beam radiotherapy, being a starting point to seek to increase the concentration of boron in cancer cells compared to currently used drugs. Carbon dots were synthesized by microwave method, optimizing parameters such as organic precursors, boron sources, and reaction temperature.