Modelado de distribución de nanopartículas e hipertermia magnética para el cáncer de mama

dc.contributor.advisorCamargo Casallas, Luz Helena
dc.contributor.authorAlomia Casas, Verónica Yulieth
dc.contributor.authorMoreno Mejía, Cristian Camilo
dc.contributor.orcidCamargo Casallas Luz Helena [0009-0005-7332-5628]
dc.date.accessioned2025-08-19T16:40:31Z
dc.date.available2025-08-19T16:40:31Z
dc.date.created2025-07-11
dc.descriptionEste trabajo presenta el modelado y análisis computacional de la distribución de nanopartículas magnéticas en tejido mamario con el fin de evaluar su comportamiento durante terapias de hipertermia para el tratamiento del cáncer de mama. Se definió una geometría representativa del tejido tumoral basada en imágenes reales, integrando características físicas y topológicas que permiten simular condiciones de contorno realistas. A través de técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes, se analizan distribuciones específicas de nanopartículas sobre imágenes segmentadas del tejido mamario. Posteriormente, se evalúa la uniformidad térmica generada por la excitación magnética en distintas configuraciones, considerando variables como la concentración de nanopartículas, la forma del tumor y las condiciones de aplicación del campo magnético.
dc.description.abstractThis work presents the computational modeling and analysis of the distribution of magnetic nanoparticles in breast tissue in order to evaluate their behavior during hyperthermia therapies for breast cancer treatment. A representative geometry of the tumor tissue was defined based on real imaging data, integrating physical and topological characteristics that allow for the simulation of realistic boundary conditions. Through advanced image processing techniques, specific distributions of nanoparticles are analyzed on segmented images of breast tissue. Subsequently, the thermal uniformity generated by magnetic excitation is evaluated under different configurations, considering variables such as nanoparticle concentration, tumor shape, and the conditions of magnetic field application.
dc.format.mimetypepdf
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11349/98479
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Distrital Francisco José de Caldas
dc.relation.referencesFloor, S. L., Dumont, J. E., Maenhaut, C., & Raspe, E. (2012). Hallmarks of cancer: of all cancer cells, all the time? Trends in Molecular Medicine, 18(9), 509–515.
dc.relation.referencesNational Cancer Institute. (2021). What is cancer? Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.cancer.gov/about-cancer
dc.relation.referencesSung, H., Ferlay, J., Siegel, R. L., Laversanne, M., Soerjomataram, I., Jemal, A., & Bray, F. (2021). Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 71(3), 209–249.
dc.relation.referencesNational Cancer Institute. (2024). Cancer statistics for 2024. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.cancer.gov/about-cancer/understanding/statistics
dc.relation.referencesNational Cancer Institute. (2023). Types of cancer treatment. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.cancer.gov/about-cancer/treatment/types
dc.relation.referencesRojas-Aguirre, Y., Aguado-Castrejón, K., & González-Méndez, I. (2016). La nanomedicina y los sistemas de liberación de fármacos: ¿la revolución de la terapia contra el cáncer? Educación Química, 27(4), 286–291.
dc.relation.referencesBrüningk, S., Powathil, G., Ziegenhein, P., Ijaz, J., Rivens, I., Nill, S., Chaplain, M., Oelfke, U., & ter Haar, G. (2018). Combining radiation with hyperthermia: a multiscale model informed by in vitro experiments. Journal of the Royal Society Interface, 15(138), 20170681.
dc.relation.referencesBull, J. A., Mech, F., Quaiser, T., Waters, S. L., & Byrne, H. M. (2020). Mathematical modelling reveals cellular dynamics within tumour spheroids. PLoS Computational Biology, 16(8), e1007961.
dc.relation.referencesLeedale, J. A., Kyffin, J. A., Harding, A. L., Colley, H. E., Murdoch, C., Sharma, P., Williams, D. P., Webb, S. D., & Bearon, R. N. (2020). Multiscale modelling of drug transport and metabolism in liver spheroids. Interface Focus, 10(2), 20190041.
dc.relation.referencesNational Cancer Institute. (2024). Tumor. Recuperado de https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/tumor
dc.relation.referencesLambert, A. W., Pattabiraman, D. R., & Weinberg, R. A. (2017). Emerging biological principles of metastasis. Cell, 168(4), 670–691.
dc.relation.referencesHanahan, D., & Weinberg, R. A. (2011). Hallmarks of cancer: The next generation. Cell, 144(5), 646–674.
dc.relation.referencesOrganización Mundial de la Salud. (s.f.). Cáncer de mama. Recuperado de https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/breast-cancer
dc.relation.referencesSociedad Española de Oncología Médica (SEOM). (s.f.). Cáncer de mama. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://seom.org/125-Información%20al%20Público%20-%20Patologías/cancer-de-mama
dc.relation.referencesAznar, M. Á., & Raman, S. (2018). Magnetic nanoparticles in cancer therapy: How can thermal approaches help? Journal of Nanobiotechnology, 16(1), 29.
dc.relation.referencesChattopadhyay, A., & Banerjee, R. K. (2007). Modelling blood flow in arteries using fluid-structure interaction. Medical & Biological Engineering & Computing, 45(6), 545–556.
dc.relation.referencesBruus, H. (2008). Theoretical Microfluidics. Oxford University Press.
dc.relation.referencesFerguson, J. D., & Kempen, L. J. T. (2018). Nanomedicine and fluid dynamics: The role of laminar flow in nanoparticle delivery. Nanomedicine, 13(4), 469–48
dc.relation.referencesCOMSOL Inc. (2023). Basics of modeling laminar flow in COMSOL Multiphysics. Recuperado de https://www.comsol.com/support/learning-center/article/Basics-of-Modeling-Laminar-Flow-in-comsolmph-74961
dc.relation.referencesTran, H. M., & Kim, D. H. (2021). Transitional flow dynamics in microvascular bifurcations: Implications for targeted nanoparticle delivery. Biomedical Engineering Letters, 11, 49–58.
dc.relation.referencesKarniadakis, G., & Beskok, A. (2005). Microflows and Nanoflows: Fundamentals and Simulation. Springer.
dc.relation.referencesPhillips, R. J., & Lee, Y. J. (2020). Advances in turbulent flow management for drug delivery systems. Advanced Drug Delivery Reviews, 160, 104–118.
dc.relation.referencesCOMSOL Inc. (2024). Particle Tracing Module User's Guide. Recuperado el 4 de junio de 2025 de https://doc.comsol.com/5.6/doc/com.comsol.help.particle/particle_ug_modeling.05.05.html
dc.relation.referencesLee, R. S., Gimenez, F., Hoogi, A., Miyake, K. K., Gorovoy, M., & Rubin, D. L. (2017). A curated mammography data set for use in computer-aided detection and diagnosis research. Scientific Data, 4, 170177.
dc.relation.referencesNational Cancer Institute (NCI). (s.f.). The National Biomedical Imaging Archive (NBIA). Recuperado de https://imaging.nci.nih.gov
dc.relation.referencesMin, H., Wilson, D., Huang, Y., Liu, S., Crozier, S., Bradley, A. P., & Chandra, S. S. (2019). Full CAD via pseudo‑color mammogram & Mask R‑CNN. Repositorio GitHub: https://github.com/Holliemin9090/Mammographic-mass-CAD-via-pseudo-color-mammogram-and-Mask-R-CNN
dc.relation.referencesMatterport Inc. (2017). Mask R-CNN implementation on Keras and TensorFlow. GitHub repository. https://github.com/matterport/Mask_RCNN
dc.relation.referencesHe, K., Gkioxari, G., Dollár, P., & Girshick, R. (2017). Mask R-CNN. Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision, 2961–2969.
dc.relation.referencesAurenhammer, F. (1991). Voronoi diagrams — a survey of a fundamental geometric data structure. ACM Computing Surveys, 23(3), 345–405.
dc.relation.referencesUniversidad de Sevilla. (s.f.). Tema 3: El método de los elementos finitos (MEF). Fundamentos de Gráficos por Computador e Ingeniería de la Visualización. Recuperado de https://asignatura.us.es/fgcitig/contenidos/gctem3ma.htm
dc.relation.referencesZienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., & Zhu, J. Z. (2005). The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics (6th ed.). Elsevier Butterworth-Heinemann.
dc.relation.referencesLogg, A., Mardal, K.-A., & Wells, G. (2012). Automated Solution of Differential Equations by the Finite Element Method: The FEniCS Book. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-23099-8
dc.relation.referencesOvergaard, J. (1989). The current and potential role of hyperthermia in radiotherapy. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, 16(3), 535–547. https://doi.org/10.1016/0360-3016(89)90470-7
dc.relation.referencesCOMSOL Inc. (2024). COMSOL Multiphysics: Modeling and Simulation Software. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.comsol.com/comsol-multiphysics
dc.relation.referencesAutodesk. (2024). AutoCAD: Software de diseño asistido por computadora. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.autodesk.com/products/autocad/overview
dc.relation.referencesMathWorks. (2024). What is MATLAB? Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.mathworks.com/products/matlab.html
dc.relation.referencesPython Software Foundation. (2008). Python Logo. Disponible en https://www.python.org/community/logos/
dc.relation.referencesIto, A., Shinkai, M., Honda, H., & Kobayashi, T. (2005). Medical application of functionalized magnetic nanoparticles. Journal of Bioscience and Bioengineering, 100(1), 1–11.
dc.relation.referencesPankhurst, Q. A., Connolly, J., Jones, S. K., & Dobson, J. (2003). Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. Journal of Physics D: Applied Physics, 36(13), R167.
dc.relation.referencesSociedad Española de Senología y Patología Mamaria (SESPM). (s.f.). Nueva estrategia terapéutica para el tratamiento del cáncer de mama. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://sespm.es/nueva-estrategia-terapeutica-para-el-tratamiento-del-cancer-de-mama/
dc.relation.referencesCOMSOL AB. (2024). Laminar Flow and Particle Tracing Module User’s Guide. COMSOL Multiphysics® Documentation.
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Particle Tracing Module. Recuperado de https://www.comsol.com/particle-tracing-module
dc.relation.referencesLaurent, S., et al. (2020). Magnetic nanoparticles for biomedical applications. Journal of Nanomedicine.
dc.relation.referencesRosensweig, R. E. (2002). Heating magnetic fluid with alternating magnetic field. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 252, 370–374. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(02)00706-0
dc.relation.referencesJordan, A., Scholz, R., Maier-Hauff, K., Johannsen, M., Wust, P., Nadobny, J., ... & Felix, R. (1999). The effect of thermotherapy using magnetic nanoparticles on rat malignant glioma. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 201, 413–419. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00088-8
dc.relation.referencesPennes, H. H. (1948). Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. Journal of Applied Physiology, 1(2), 93–122. https://doi.org/10.1152/jappl.1948.1.2.93
dc.relation.referencesJohannsen, M., Gneveckow, U., Taymoorian, K., Thiesen, B., Waldöfner, N., Scholz, R., ... & Jordan, A. (2007). Thermotherapy of prostate cancer using magnetic nanoparticles: feasibility, imaging, and three-dimensional temperature distribution. European Urology, 52(6), 1653–1662.
dc.relation.referencesThiesen, B., & Jordan, A. (2008). Clinical applications of magnetic nanoparticles for hyperthermia. International Journal of Hyperthermia, 24(6), 467–474.
dc.relation.referencesInstituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos. (s.f.). Diccionario del cáncer: Torrente sanguíneo (corriente sanguínea). Recuperado de https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/torrente-sanguineo
dc.relation.referencesInstituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos. (s.f.). Diccionario del cáncer: Nanopartícula. Recuperado de https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/nanoparticula
dc.relation.referencesInstituto Nacional del Cáncer. (s.f.). Terapia de hipertermia. Recuperado el 1 de junio de 2025 de https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/terapia-de-hipertermia
dc.relation.referencesFatima, H., Charinpanitkul, T., & Kim, K.-S. (2021). Fundamentals to apply magnetic nanoparticles for hyperthermia therapy. Nanomaterials, 11(5), 1203. https://doi.org/10.3390/nano11051203
dc.relation.referencesSciTechDaily. (2023). Magnetic field therapy improves breast cancer treatment with fewer side effects. Recuperado de https://scitechdaily.com/magnetic-field-therapy-improves-breast-cancer-treatment-with-fewer-side-effects/
dc.relation.referencesRomero Coripuna, R. L., Cordova Fraga, T., Basurto Islas, G., & Guzmán Cabrera, R. (2019). Modelado con COMSOL Multiphysics: Distribución de temperatura de nanopartículas de Fe₃O₄ para terapia oncológica. Computación y Sistemas, 23(1), 101–107. https://doi.org/10.13053/cys-23-1-3146
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Inertial Focusing Between Two Parallel Walls. Application ID: 42951. Recuperado de https://www.comsol.com/model/inertial-focusing-between-two-parallel-walls-42951
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Pinched Flow Fractionation. Application ID: 102171. Recuperado de https://www.comsol.com/model/pinched-flow-fractionation-102171
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Dielectrophoretic Separation of Platelets from Red Blood Cells. Application ID: 17013. Recuperado de https://www.comsol.com/model/dielectrophoretic-separation-of-platelets-from-red-blood-cells-17013
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Hepatic Tumor Ablation. Application ID: 497. Recuperado de https://www.comsol.com/model/hepatic-tumor-ablation-497
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Microwave Heating of a Cancer Tumor. Application ID: 30. Recuperado de https://www.comsol.com/model/microwave-heating-of-a-cancer-tumor-30
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Modeling a Conical Dielectric Probe for Skin Cancer Diagnosis. Application ID: 18693. Recuperado de https://www.comsol.com/model/modeling-a-conical-dielectric-probe-for-skin-cancer-diagnosis-18693
dc.relation.referencesAddlink Software Científico. (2020). Webinar - Taller: Introducción práctica al modelado RF con COMSOL Multiphysics. Recuperado de https://www.addlink.es/eventos/webinar-taller-introduccion-practica-al-modelado-rf-con-comsol-multiphysics
dc.relation.referencesCOMSOL Multiphysics. (s.f.). Specific Absorption Rate (SAR) in the Human Brain. Application ID: 2190. Recuperado de https://www.comsol.com/model/specific-absorption-rate-sar-in-the-human-brain-2190
dc.relation.referencesRomero Coripuna, R. L., Córdova Fraga, T., Basurto Islas, G., & Guzmán Cabrera, R. (2019). Modelado con COMSOL Multiphysics: Distribución de temperatura de nanopartículas de Fe₃O₄ para terapia oncológica. Computación y Sistemas, 23(1), 101–107. Recuperado de https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-55462019000100101&lng=es&nrm=iso. https://doi.org/10.13053/cys-23-1-3146
dc.relation.referencesBost, C. (2019). Heat Transfer in Biological Tissue with Thermal Damage Analysis. Recuperado de https://www.comsol.com/blogs/heat-transfer-in-biological-tissue-with-thermal-damage-analysis
dc.relation.referencesGarcía, S., & Mendoza, L. (2020). Efectos terapéuticos de la hipertermia en células tumorales. Ciencia Vital, 3(1). Disponible en: https://cienciavital.uacj.mx/cienciadelasalud/SAL3-1-1.html
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)
dc.rights.accessrightsOpenAccess
dc.subjectBioingeniería
dc.subjectCáncer de mama
dc.subjectCampo magnético
dc.subjectFlujo sanguíneo
dc.subjectHipertemia magnética
dc.subjectNanopartículas
dc.subject.keywordBioengineering
dc.subject.keywordBreast cancer
dc.subject.keywordBlood flow
dc.subject.keywordMagnetic field
dc.subject.keywordMagnetic hypertermia
dc.subject.keywordNanoparticles
dc.subject.lembIngeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas
dc.titleModelado de distribución de nanopartículas e hipertermia magnética para el cáncer de mama
dc.title.titleenglishModeling of Nanoparticle Distribution and Magnetic Hyperthermia for Breast Cancer
dc.typebachelorThesis
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.degreeMonografía
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis

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