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Frentes escarpados de onda de alta tensión para tratamientos oncológicos; perspectivas y potenciales desarrollos
Steep-fronted High Voltage pulses for oncologic treatments: overview and future potential development
Miguel Ángel Hombrados-Herreraa, Ana Reigb, Juan Manuel Martínez-Tarifaa, Juan José Martínez-Ortizc
a Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad Carlos III de Madrid,
b Hospital de la Esperanza, Parc de Salut Mar, Barcelona, España.
c Hospital San Juan de la Cruz, Úbeda (Jaén), España.
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pueden resultar eficaces en la lucha contra diferentes enfermedades as&#237; como una poderosa herramienta para el avance cient&#237;fico m&#233;dico&#46; Si bien su uso es a&#250;n incipiente&#44; esta t&#233;cnica se ha revelado &#250;til en diversas aplicaciones&#46; La destrucci&#243;n de c&#233;lulas tumorales&#44; provocar respuestas del sistema inmunitario&#44; terapia g&#233;nica o la activaci&#243;n funciones celulares espec&#237;ficas son solo algunos ejemplos<span class="elsevierStyleSup">1&#44;2</span>&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">¿MODELO CELULAR</span></p><p class="elsevierStylePara">Para comprender el efecto que los campos el&#233;ctricos pulsados tienen sobre la c&#233;lula&#44; varios investigadores han propuesto algunos modelos el&#233;ctricos de la misma&#46; Estos modelos se basan en considerar a la c&#233;lula como un cuerpo esf&#233;rico en donde se incluyen uno o varios org&#225;nulos&#44; por simplificaci&#243;n tambi&#233;n esf&#233;ricos&#44; de manera que&#44; tanto la membrana celular como la membrana de los org&#225;nulos&#44; se consideran pr&#225;cticamente capacidades puras y el medio celular externo &#40;citoplasma y n&#250;cleo celular&#41; se consideran fundamentalmente resistivos &#40;<span class="elsevierStyleBold">Tabla 1</span>&#41;&#46;<span class="elsevierStyleSup">1</span></p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig1.jpg" alt="Tabla 1&#46; Valores de par&#225;metros el&#233;ctricos de una c&#233;lula animal utilizados para una simulaci&#243;n&#46;1"></img></p><p class="elsevierStylePara">Aunque los modelos el&#233;ctricos de la c&#233;lula se van sofisticando progresivamente y describen con mayor exactitud las interacciones f&#237;sicas de los campos el&#233;ctricos pulsantes con la c&#233;lula&#44; existe la gran dificultad de describir mediante estos modelos&#44; los efectos producidos por los transitorios en la c&#233;lula como unidad biol&#243;gica &#40;destrucci&#243;n de membranas&#44; alteraciones en ADN&#44; etc&#46;&#41;&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">¿ CARACTER&#205;STICAS DEL PULSO</span></p><p class="elsevierStylePara">Los pulsos utilizados habitualmente en bioelectricidad&#44; son de onda cuadrada&#46; Sus valores caracter&#237;sticos son&#58; amplitud m&#225;xima&#44; duraci&#243;n del pulso&#44; n&#250;mero de pulsos aplicados y tiempo de conmutaci&#243;n &#40;<span class="elsevierStyleItalic">rise and fall times</span>&#41;&#46; Si se habla en &#243;rdenes de magnitud&#44; la amplitud del campo aplicado puede oscilar desde unos pocos KV&#47; cm hasta algunas centenas&#44; en funci&#243;n del tipo de carga el&#233;ctrica al que se aplique &#40;masa de tejido&#44; disoluci&#243;n celular&#44; entre otros&#41;&#46; Por otro lado&#44; la duraci&#243;n de pulso va desde decenas de nanosegundos hasta algunos microsegundos&#46; Las combinaciones de estos valores&#44; permiten su uso en distintas aplicaciones como se ver&#225; m&#225;s adelante&#46; Sin embargo&#44; el par&#225;metro cr&#237;tico por antonomasia para que todas estas aplicaciones tengan &#233;xito&#44; es el tiempo de conmutaci&#243;n&#46;<span class="elsevierStyleSup">2</span></p><p class="elsevierStylePara">Suponiendo un pulso el&#233;ctrico aplicado a una c&#233;lula con un tiempo de subida excesivamente largo&#44; &#233;ste establecer&#225; un campo el&#233;ctrico creciente a trav&#233;s de la membrana&#46; En respuesta&#44; los iones disueltos en el citoplasma se desplazar&#225;n del interior al exterior de la c&#233;lula acumul&#225;ndose en las paredes de la membrana atra&#237;dos por el campo aplicado&#46; Por tanto&#44; al campo el&#233;ctrico aplicado se opone un campo el&#233;ctrico inducido consecuencia de la acumulaci&#243;n de carga espacial de los iones&#46; De esta manera&#44; el efecto que pudiera ejercer el campo el&#233;ctrico aplicado se ve fuertemente atenuado&#46; Este fen&#243;meno es similar al descrito por las descargas parciales internas que tienen lugar en vacuolas de aislamiento el&#233;ctrico de car&#225;cter polim&#233;rico&#46;<span class="elsevierStyleSup">3</span> Sin embargo&#44; cuando el tiempo de conmutaci&#243;n es menor&#44; una inversi&#243;n de la polaridad puede producirse antes de que los iones acumulados vuelvan a su posici&#243;n original&#59; esto hace que campo aplicado e inducido se superpongan y se intensifique el campo el&#233;ctrico total en las membranas de las c&#233;lulas&#46; Por otro lado&#44; un transitorio abrupto de tensi&#243;n&#44; da lugar a una distribuci&#243;n no uniforme de la misma a lo largo de la red de capacidades par&#225;sita considerada &#40;de la misma manera que ocurre en transitorios aplicados sobre m&#225;quinas el&#233;ctricas&#41;&#44; por lo que en una membrana de la c&#233;lula se puede concentrar casi toda la tensi&#243;n aplicada&#46;<span class="elsevierStyleSup">4</span></p><p class="elsevierStylePara">Recientemente tambi&#233;n se han llevado a cabo experiencias con otro tipo de pulsos&#46; Por ejemplo&#44; Katsuki y colaboradores&#44;<span class="elsevierStyleSup">5</span> se detallaron el uso de pulsos conocidos como <span class="elsevierStyleItalic">Intense Burst Sinusoidal Electric Field </span>&#40;IBSEF&#41;&#46; &#201;stos&#44; caracterizados por un espectro de frecuencia de banda estrecha&#44; pueden llegar a provocar efectos similares a los descritos para el pulso de onda cuadrada y adicionalmente&#44; para una duraci&#243;n de pulso suficiente&#44; lo que se conoce como <span class="elsevierStyleItalic">Golpe t&#233;rmico transitorio</span>&#46; Este consiste en una elevaci&#243;n repentina de la temperatura de la c&#233;lula objetivo y&#44; la superposici&#243;n de esto al efecto no-t&#233;rmico convencional producido por el IBSEF&#44; facilita la destrucci&#243;n de la c&#233;lula&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">¿ EFECTOS DE LOS PULSOS EL&#201;CTRICOS EN C&#201;LULAS Y TEJIDOS</span></p><p class="elsevierStylePara">La funci&#243;n de las membranas celulares es aislar a la c&#233;lula y sus org&#225;nulos del medio&#44; permitiendo regular sus funciones biol&#243;gicas&#46; La membrana est&#225; constituida de una bicapa lip&#237;dica que se encuentra tachonada por una serie de prote&#237;nas que act&#250;an como v&#225;lvulas o canales de iones que permiten o impiden el paso de mol&#233;culas a trav&#233;s de la misma&#46; Algunos de estos canales est&#225;n controlados por tensi&#243;n &#40;<span class="elsevierStyleItalic">voltage gated</span>&#41;&#44; de forma que si aplicamos un pulso el&#233;ctrico por encima de un cierto valor umbral &#40;t&#237;picamente 1 V&#41;&#44; estas v&#237;as de comunicaci&#243;n pueden ser activadas&#46; Gran parte de las t&#233;cnicas que usan pulsos el&#233;ctricos&#44; tienen como objetivo conseguir desencadenar este mecanismo &#40;denominado <span class="elsevierStyleItalic">Electroporaci&#243;n</span>&#41;&#44; en primer lugar&#44; para tener acceso a la c&#233;lula y posteriormente&#44; para acceder a los org&#225;nulos celulares&#46;<span class="elsevierStyleSup">1</span> As&#237;&#44; por ejemplo&#44; la <span class="elsevierStyleItalic">Electroporaci&#243;n</span> de la membrana celular&#44; puede ser utilizada para mejorar la absorci&#243;n de f&#225;rmacos por parte de las c&#233;lulas tumorales en la quimioterapia&#46;<span class="elsevierStyleSup">2</span></p><p class="elsevierStylePara">Como ya se mencion&#243;&#44; conforme menor sea el tiempo de subida del pulso&#44; se consigue un mayor acceso a estructuras internas de la c&#233;lula&#46; Schoenbach y colaboradores&#44;<span class="elsevierStyleSup">2</span> explicaron que el tiempo de carga t&#237;pico para org&#225;nulos y el n&#250;cleo&#44; son inferiores a 1 &#956;s&#46; En general&#44; se utiliza el t&#233;rmino de pulsos <span class="elsevierStyleItalic">ultracortos</span> para todos aquellos que tienen una duraci&#243;n inferior al tiempo de carga de la membrana celular&#44; que tiene un valor aproximado de 1 microsegundo para las c&#233;lulas humanas&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Otra aplicaci&#243;n l&#237;mite del fen&#243;meno de la <span class="elsevierStyleItalic"> Electroporaci&#243;n</span> es en que la membrana&#44; modelada como un condensador&#44; se ve sometida a tal nivel de tensi&#243;n que puede llegar a romperse&#46; Desde este punto de vista&#44; el campo el&#233;ctrico aplicado superar&#237;a al de ruptura de la sustancia considerada&#44; dando lugar a un gran paso de corriente el&#233;ctrica que&#44; acompa&#241;ado de alta tensi&#243;n aplicada&#44; producir&#237;a un consumo de potencia que no puede ser disipada&#44; y por lo tanto&#44; derivar a la combusti&#243;n de esa l&#225;mina&#46; Los grandes poros formados en la c&#233;lula&#44; permiten verter el contenido de &#233;sta&#44; <span class="elsevierStyleItalic">cortocircuit&#225;ndola</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La hip&#243;tesis de que pulsos m&#225;s cortos&#44; afectan incrementalmente a membranas de estructuras subcelulares&#44; manteniendo la membrana externa intacta&#44; fueron mostrados&#44; entre otros&#44; por Schoenbach&#46;<span class="elsevierStyleSup">1</span> Mediante la aplicaci&#243;n de pulsos de 60 nanosegundos de duraci&#243;n y m&#225;s de 50 KV&#47;cm en eosin&#243;filos humanos en soluci&#243;n salina&#44; se evidenci&#243; la presencia de marcadores que indicaban la afectaci&#243;n de estructuras internas celulares&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Los efectos que se han observado como resultado de la acci&#243;n de los campos el&#233;ctricos pulsados en las estructuras internas celulares&#44; son muy diversos&#46; Un campo el&#233;ctrico de valor suficiente&#44; puede provocar cambios estructurales en membranas de org&#225;nulos internos como el n&#250;cleo&#44; ret&#237;culo endoplasm&#225;tico o la mitocondria&#46; Estos dos &#250;ltimos org&#225;nulos se encargan de almacenar calcio &#40;Ca<span class="elsevierStyleSup">&#43;&#43;</span>&#41;&#44; esencial como transductor para la realizaci&#243;n de funciones celulares como s&#237;ntesis proteica&#44; control respiratorio o expresi&#243;n g&#233;nica entre otras&#46;</p><p class="elsevierStylePara">En esta l&#237;nea&#44; evidencias experimentales descritas&#44;<span class="elsevierStyleSup">7</span> muestran que tanto la liberaci&#243;n de calcio intracelular&#44; como otros fen&#243;menos &#40;ca&#237;da de voltaje en la membrana mitocondrial o fragmentaci&#243;n del ADN&#41;&#44; tienen una gran correlaci&#243;n con el desencadenamiento de lo que se conoce como <span class="elsevierStyleItalic">Apoptosis</span>&#46; La <span class="elsevierStyleItalic">Apoptosis</span>&#44; o muerte celular programada&#44; es un proceso celular gen&#233;ticamente controlado por el que las c&#233;lulas inducen su propia muerte en respuesta a determinados est&#237;mulos&#44; de ah&#237; que frecuentemente el proceso apopt&#243;tico se describa como suicidio celular por el cual la c&#233;lula se destruye ordenadamente en cuesti&#243;n de minutos u horas&#46; Cuando alguna de las v&#237;as de la <span class="elsevierStyleItalic">Apotosis</span> est&#225; alterada&#44; la ausencia de esta&#44; puede favorecer una reproducci&#243;n celular incontrolada que puede dar lugar a una neoplasia&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Un ejemplo de las diferentes experiencias que se han llevado a cabo para inducir <span class="elsevierStyleItalic">Apoptosis</span> de forma provechosa&#44; fue realizado por Schoenbach&#46;<span class="elsevierStyleSup">2</span> A 120 ratones con c&#233;lulas de melanoma se les aplico 400 pulsos el&#233;ctricos de 300 ns de duraci&#243;n &#40;inferior al tiempo necesario para causar la <span class="elsevierStyleItalic">Electroporaci&#243;n</span> cl&#225;sica&#41;&#44; en los que se alcanz&#243; el 90&#37; de su valor pico en 30 ns&#46; En el transcurso de dos semanas&#44; el volumen del tumor decreci&#243; 90&#37;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">De igual manera&#44; se observ&#243; la aparici&#243;n de indicadores de <span class="elsevierStyleItalic">Apoptosis</span> al exponer c&#233;lulas <span class="elsevierStyleItalic">Jurkat</span> &#40;una l&#237;nea celular de linfocitos T&#41; <span class="elsevierStyleItalic">in vitro</span> a diferentes pulsos de nanosegundos de duraci&#243;n&#58; 150KV&#47;cm durante 10 ns&#44; 60KV&#47;cm durante 60 ns o 26KV&#47;cm durante 300 ns&#46;<span class="elsevierStyleSup">8 </span> Existen otros ejemplos de inducci&#243;n de <span class="elsevierStyleItalic">Apoptosis&#46;</span><span class="elsevierStyleSup">1&#44;2&#44;9&#44;10</span></p><p class="elsevierStylePara">La variaci&#243;n de los par&#225;metros el&#233;ctricos del pulso&#44; permite obtener un gran espectro de efectos producidos en la c&#233;lula&#46; Dado que la misma es un sistema din&#225;mico y los par&#225;metros el&#233;ctricos var&#237;an dependiendo de su tipo&#44; resulta dif&#237;cil establecer unas reglas fijas sobre su comportamiento&#46; Sin embargo&#44; algunos trabajos previos apuntan a iguales productos de tiempo de duraci&#243;n de pulso por magnitud del campo aplicado como agentes de da&#241;os similares &#40;siempre y cuando el tiempo de subida sea suficientemente peque&#241;o&#41;&#46; Es f&#225;cil continuar el razonamiento de estos autores asociando esta relaci&#243;n a la energ&#237;a involucrada en el transitorio aplicado&#46; Al tratarse de un medio material esencialmente conductor&#44; un transitorio de tensi&#243;n <span class="elsevierStyleItalic">u&#40;t&#41; </span>da lugar a un transitorio de corriente <span class="elsevierStyleItalic">i&#40;t&#41;</span> pr&#225;cticamente en fase con el anterior&#46; Conforme la tensi&#243;n aumente&#44; tambi&#233;n lo har&#225; la corriente que atraviese el tejido&#44; y por tanto&#44; la energ&#237;a consumida por el mismo crecer&#225; con la magnitud de la tensi&#243;n aplicada <span class="elsevierStyleItalic">u&#40;t&#41;</span> y el tiempo de aplicaci&#243;n t<span class="elsevierStyleItalic">&#61;&#40;t<span class="elsevierStyleInf">2</span>-t<span class="elsevierStyleInf">1</span>&#41;</span> de la misma&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig2.jpg"></img></p><p class="elsevierStylePara">As&#237;&#44; iguales valores de energ&#237;a consumida <span class="elsevierStyleItalic">W</span> por un determinado volumen de tejido&#44; deber&#237;an tener similares consecuencias&#46; Por ejemplo&#44; una aplicaci&#243;n prolongada del transitorio aplicado &#40;t<span class="elsevierStyleItalic">&#62;&#62;1 </span>&#956;<span class="elsevierStyleItalic">s</span>&#41;&#44; dar&#237;a lugar a la carbonizaci&#243;n del tejido bajo estudio&#44; incluyendo en esto a las c&#233;lulas sanas del mismo&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Es conocido que la quimioterapia antineopl&#225;sica da&#241;a de forma parecida a c&#233;lulas cancerosas y c&#233;lulas sanas&#46; Seg&#250;n se explica Schoenbach&#44;<span class="elsevierStyleSup">2</span> experiencias llevadas a cabo con c&#233;lulas cancerosas y sanas en viales&#44; mostraron una destrucci&#243;n bastante selectiva de las c&#233;lulas cancerosas mediante el uso de transitorios de campos el&#233;ctricos&#46; Sin embargo&#44; pruebas en tejidos de ratones vivos muestran un cierto da&#241;o en la zona sana que rodea al tumor&#44; aunque dicho da&#241;o fue solamente temporal&#46; Este fen&#243;meno s&#243;lo se explica por la posibilidad de que las c&#233;lulas sanas tengan un programa gen&#233;tico que les permita actuar en respuesta&#44; defenderse y regenerarse ante dichos transitorios el&#233;ctricos&#44; mientras que las c&#233;lulas cancerosas no&#46;<span class="elsevierStyleSup">2</span></p><p class="elsevierStylePara">La aplicaci&#243;n de pulsos ultracortos puede funcionar como sustitutivo de las actuales t&#233;cnicas de terapia g&#233;nica basadas en un virus vector&#44; que permiten introducir un nuevo gen en el n&#250;cleo con el objetivo de corregir una enfermedad de origen gen&#233;tico o inmunizar a las personas de una enfermedad en particular&#44; permeabilizando las membranas y rechazando los mecanismos de la c&#233;lula que evitar&#237;an la entrada del material gen&#233;tico&#46; La utilizaci&#243;n de virus como vectores de entrada en la c&#233;lula&#44; ha sido llevada a cabo con &#233;xito anteriormente&#59; sin embargo&#44; en ocasiones entra&#241;a grandes riesgos para el paciente&#46; El virus puede incluir el nuevo gen en una ubicaci&#243;n distinta de la deseada o incluso puede&#44; por s&#237; mismo&#44; desencadenar una reacci&#243;n fuera de control del sistema inmune&#46; La aplicaci&#243;n de pulsos el&#233;ctricos eliminar&#237;a estas y otras trabas que habitualmente encuentra la ingenier&#237;a gen&#233;tica&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">¿ GENERADORES DE PULSOS DE ALTA TENSI&#211;N</span></p><p class="elsevierStylePara">A continuaci&#243;n&#44; se describen tres dispositivos basados en diferentes tecnolog&#237;as&#58; Cable coaxial activado por explosor&#44; un Water Blumlein activado por explosor y un modulador&#46; Cada uno de los dispositivos responde a unas necesidades de pulso y carga&#44; ya sea disoluciones celulares en vidrio portaobjetos para microscopio&#44; disoluci&#243;n celular en cubetas o tejidos&#46; Cada una de estas tiene unas propiedades el&#233;ctricas diferentes y distintos &#225;mbitos de aplicaci&#243;n&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic">Sistema Water Blumlein o minipulser&#58; </span>Dispositivo basado en los sistemas de l&#237;nea de transmisi&#243;n Blumlein&#46; Este consiste generalmente en un diel&#233;ctrico cubierto en ambos lados&#44; a modo de s&#225;ndwich&#44; por conductores&#46; Uno de estos conductores est&#225; conectado a una fuente continua de alto voltaje &#40;de valor tal como el que se quiere aplicar sobre la carga&#41;&#59; por el mismo extremo&#44; el otro conductor&#44; est&#225; conectado a tierra &#40;<span class="elsevierStyleBold">Figura 1</span>&#41;&#46; La carga se ubica en una abertura realizada en el punto medio del conductor conectado a tierra&#44; en cuyos extremos se sit&#250;an unos electrodos planos t&#237;picamente de aluminio&#46; Opcionalmente&#44; para mejorar el comportamiento del mecanismo&#44; se pueden introducir los electrodos dentro de la cubeta que contiene la muestra&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig4.jpg" alt="Figura 1&#46; L&#237;nea de transmisi&#243;n Blumlein&#46;"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold"> Figura 1&#46; </span>L&#237;nea de transmisi&#243;n Blumlein&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El dispositivo Blumlein generalmente se alimenta mediante una fuente a trav&#233;s de un convertidor Flyback&#46; Esta fuente permite cargar el dispositivo hasta el momento en que un explosor ubicado en el extremo de la fuente cortocircuita los conductores&#46; Estos se descargan de manera que&#44; debido a la longitud de los mismos&#44; aparecen una serie de ondas viajeras que&#44; por medio de fen&#243;menos de reflexi&#243;n y refracci&#243;n&#44; alcanzan la carga con valor el m&#225;ximo de tensi&#243;n&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La duraci&#243;n del pulso viene determinada por la longitud de la l&#237;nea de transmisi&#243;n de la siguiente manera </p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig3.jpg"></img></p><p class="elsevierStylePara"> Donde </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic"> l es la longitud de la l&#237;nea de transmisi&#243;n </span></p><p class="elsevierStylePara">&#964; duraci&#243;n del pulso </p><p class="elsevierStylePara">c velocidad de la luz</p><p class="elsevierStylePara">&#949;<span class="elsevierStyleItalic"><span class="elsevierStyleInf">r</span></span> permisividad relativa del diel&#233;ctrico que separa los dos conductores </p><p class="elsevierStylePara">El pulso de voltaje aplicado a la carga ser&#225; una onda de tensi&#243;n cuadrada unipolar de amplitud igual a la del generador&#44; siempre y cuando la impedancia de la carga sea igual a la impedancia del conductor&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Este generador de pulsos est&#225; orientado a cargas grandes&#44; generalmente tejidos o cubetas&#46; Las cubetas son recipientes de tefl&#243;n con un volumen inferior al ml que contienen varios millones de c&#233;lulas en suspensi&#243;n en medio acuoso&#46; Las dimensiones de la cubeta vienen condicionadas&#44; entre otras cosas&#44; por la separaci&#243;n entre electrodos de la c&#225;mara de exposici&#243;n del dispositivo&#46; </p><p class="elsevierStylePara">La carga suspensi&#243;n-cubeta tiene una resistencia que oscila en torno a los 10 &#937; &#46; Por otro lado&#44; el comportamiento el&#233;ctrico de &#233;sta es muy aproximado al del agua&#46; Una permisividad relativa tan alta &#40;<span class="elsevierStyleSup">~</span>80&#41; hace que&#44; para frecuencias progresivamente m&#225;s altas&#44; domine un componente capacitivo que se superpone al pulso&#44; distorsion&#225;ndolo notablemente&#46; Es por esto habitual que en el generador Blumlein&#44; el diel&#233;ctrico ubicado entre los conductores sea agua destilada&#44; ya que adoptando una cierta simetr&#237;a entre las medidas de cubeta y el diel&#233;ctrico de la l&#237;nea Blumlein&#44; se facilita la adaptaci&#243;n de impedancias entre carga y l&#237;nea de transmisi&#243;n&#46;<span class="elsevierStyleSup">1&#44;7</span></p><p class="elsevierStylePara">Dentro de los dispositivos comentados aqu&#237;&#44; posiblemente este sea el que menor flexibilidad ofrece a la hora de configurar los pulsos&#59; la duraci&#243;n del pulso viene determinada por el dise&#241;o del Blumlein &#40;longitud&#44; espesor&#44; diel&#233;ctrico intermedio&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"> Cabe destacar que una de las ventajas de este dispositivo frente a otros generadores de pulsos&#44; es su capacidad para mantener una independencia entre la duraci&#243;n de pulso y el tiempo de conmutaci&#243;n&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic">Sistema de l&#237;nea de transmisi&#243;n de un solo extremo o medipulser&#58;</span> Similar al anterior&#44; en el sentido en que se basa en una l&#237;nea de transmisi&#243;n&#59; sin embargo&#44; en este caso&#44; el Blumlein se sustituye por un cable coaxial de potencia que realiza la misma funci&#243;n &#40;<span class="elsevierStyleBold">Figura 2</span>&#41;&#46; El cable se alimenta mediante un transistor de efecto campo&#44; <span class="elsevierStyleItalic">Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor</span> &#40;MOSFET&#41; que conmuta tensiones continuas&#46; Una ventaja respecto al Blumlein&#44; reside en que la posibilidad de cambiar los cables coaxiales con mayor facilidad de manera que se pueda modular la duraci&#243;n de los pulsos&#46; Por otro lado&#44; hay que tener en cuenta que el voltaje aplicado sobre la carga ser&#225; la mitad del generado por la fuente&#46; Esto es debido a que el dispositivo est&#225; pensado para cargas de menor impedancia&#44; como por ejemplo&#44; tipo cubeta&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig5.jpg" alt="Figura 2&#46; Sistema de transmisi&#243;n de un solo extremo&#46;7"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold"> Figura 2&#46; </span>Sistema de transmisi&#243;n de un solo extremo&#46;<span class="elsevierStyleSup">7</span></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic">Generador de pulsos basado en circuitos de estado s&#243;lido o minipulsers&#58;</span> Este dispositivo est&#225; pensado para generar pulsos sobre muestras depositadas en portaobjetos para su observaci&#243;n en el microscopio&#46; El portaobjetos se sit&#250;a en una c&#225;mara de exposici&#243;n integrada en el dispositivo&#46; Esta c&#225;mara tiene una anchura entre electrodos que oscila en la centena de micr&#243;metros&#44; permitiendo grandes intensidades de campo en la muestra &#40;en torno a decenas de KV&#47;cm&#41; para voltajes que no superan el KV&#46; Esto se consigue mediante el dispositivo descrito en la <span class="elsevierStyleBold">Figura 3</span>&#46; Un condensador&#44; se carga a trav&#233;s de una fuente de continua&#59; con el MOSFET fuera de conducci&#243;n&#44; toda la tensi&#243;n continua cae en el condensador&#46; Para cada se&#241;al de control que llega a la puerta del MOSFET&#44; &#233;ste permite el paso a la corriente entre drenador y fuente&#44; haciendo que el condensador descargue el pulso sobre la carga&#59; en el proceso transitorio&#44; el condensador presenta impedancia despreciable respecto a R<span class="elsevierStyleInf">L</span>&#44; aplic&#225;ndose sobre &#233;sta toda la tensi&#243;n al final del proceso de descarga del condensador a trav&#233;s de la malla R<span class="elsevierStyleInf">L</span>-C-R<span class="elsevierStyleInf">DC&#40;on&#41;</span>&#46; En comparaci&#243;n con los generadores explicados anteriormente&#44; esta tecnolog&#237;a proporciona tensiones considerablemente m&#225;s bajas&#46; Sin embargo&#44; atendiendo a la necesidad de monitorizar en tiempo real las muestras celulares expuestas&#44; este generador permite una gran miniaturizaci&#243;n y flexibilidad de los par&#225;metros de pulso&#46; Es posible variaci&#243;n de amplitud&#44; frecuencia&#44; duraci&#243;n de pulso y adicionalmente se puede controlar el tiempo de subida del pulso ajustando la se&#241;al de disparo del MOSFET&#46; Por otro lado&#44; las muestras a analizar son siempre soluciones con cantidades peque&#241;as de c&#233;lulas que rondan la centena&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig6.jpg" alt="Figura 3&#46; Generador de pulsos basados en circuitos de conmutaci&#243;n MOSFET&#46;7"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold"> Figura 3&#46; </span>Generador de pulsos basados en circuitos de conmutaci&#243;n MOSFET&#46;<span class="elsevierStyleSup">7</span></p><p class="elsevierStylePara">En la <span class="elsevierStyleBold">Tabla 2</span> se muestra una comparaci&#243;n sobre los tipos de circuitos que pueden emplearse para generar los campos el&#233;ctricos necesarios para provocar da&#241;os en tejidos o c&#233;lulas cancer&#237;genas&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><img src="305v10n02-90024077fig7.jpg" alt="Tabla 2&#46; Valores caracter&#237;sticos de los generadores&#46;7"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">¿ CONCLUSIONES</span></p><p class="elsevierStylePara">En este trabajo se han presentado las l&#237;neas de investigaci&#243;n dedicadas al tratamiento de c&#233;lulas y tejidos tumorales&#46; Los nuevos desarrollos en electr&#243;nica de potencia junto con la madurez de la Ingenier&#237;a de la Alta Tensi&#243;n han permitido desarrollar equipos capaces de aplicar tensiones transitorias de gran magnitud&#44; corta duraci&#243;n y tiempos de conmutaci&#243;n &#237;nfimos&#46; Estos campos el&#233;ctricos han demostrado tener un efecto nocivo sobre c&#233;lulas cancer&#237;genas&#44; con una gran selectividad en su ataque tejidos vivos del organismo&#46; Esta t&#233;cnica merece a juicio de los autores la atenci&#243;n de los investigadores en oncolog&#237;a b&#225;sica y cl&#237;nica&#44; pues puede dar lugar a una nueva tecnolog&#237;a alternativa a los tratamientos actuales&#46; </p><hr></hr><p class="elsevierStylePara"> Correspondencia&#58; Miguel &#193;ngel Hombrados Herrera&#46; <br></br> C&#47; Butarque 15&#46; 29811&#44; Legan&#233;s &#40;Madrid&#41;&#44; Espa&#241;a&#46; <br></br> Tel&#233;fono&#58; 0034 91624 6228&#44; Fax&#58; 0034 91624 9430&#46; <br></br> Correo electr&#243;nico&#58; <a href="mailto&#58;jmmtarif&#64;ing&#46;uc3m&#46;es" class="elsevierStyleCrossRefs">jmmtarif&#64;ing&#46;uc3m&#46;es</a>&#46;</p>"
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Información del artículo
ISSN: 16659201
Idioma original: Español
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