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Modelo matemático para predecir la internalización celular denanopartículas de oro

Este trabajo desarrolla un modelo matemático para predecir la internalización celular de nanopartículas de oro (AuNPs) en tratamientos oncológicos mediante radioterapia e hipertermia. El trabajo integra la teoría de interacción nanopartícula-célula, los mecanismos biofísicos de endocitosis y los parámetros críticos —tamaño, geometría, carga superficial y concentración— que determinan la eficiencia terapéutica. El cáncer representa la segunda causa de muerte a nivel mundial, con cerca de 9.6 millones de fallecimientos anuales (1 de cada 6 muertes) Ferlay et al. (2020). Frente a esta problemática, el tratamiento combinado de radioterapia e hipertermia terapéutica emerge como un enfoque prometedor: mientras la radiación ionizante daña el ADN de células cancerosas, la hipertermia eleva la temperatura tumoral induciendo apoptosis y aumentando su radiosensibilidad Horsman & Overgaard (2007). En este contexto, la nanotecnología ofrece herramientas innovadoras gracias a las propiedades únicas derivadas de la alta relación área/volumen de las nanopartículas. Uno de los desafíos más críticos en oncología es la resistencia a fármacos mediada por bombas de eflujo celulares. La encapsulación en nanopartículas permite evadir estos mecanismos mediante endocitosis, lo que incrementa significativamente la acumulación intracelular del agente terapéutico. Las AuNPs resultan particularmente prometedoras debido a su baja toxicidad y alto coeficiente de absorción de energía Mousavi et al. (2017). Para optimizar estos tratamientos y reducir las dosis de radiación requeridas, se aprovechan tres estrategias principales: el efecto de potenciación, donde las AuNPs generan electrones secundarios y radicales libres que sensibilizan las células tumorales; el efecto de absorción mejorada, basado en la acumulación preferencial mediante el efecto EPR; y la modulación del microambiente tumoral Hainfeld (2008). Sin embargo, el proceso de internalización celular es inherentemente multifactorial, ya que depende del tamaño, forma, carga superficial y concentración de las nanopartículas. Por ello, este trabajo implementa un modelo matemático que predice la cantidad de nanopartículas internalizadas considerando tanto factores termodinámicos como cinéticos, con el objetivo de optimizar el diseño de nanotransportadores y maximizar la eficacia en terapias oncológicas. Como resultado de esta pasantía, se construyó un marco teórico integral que reúne biofísica de membranas, mecanismos de endocitosis y modelos de transporte celular. Este recurso académico busca fortalecer el conocimiento en nanomedicina, física médica y terapias basadas en nanotecnología, estableciendo una base sólida para comprender la interacción nanopartícula-célula.