Theranostic nanocapsule model with Hermitian codes
Modelo de nanocápsula teranóstica con códigos hermitianos
Fecha
2016Autor
Soto Gómez, Ismael
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
Institución
Resumen
Surprising advances have been made in nanomedicine in recent years. One of these are theranostic nanocapsules, which serve diagnostic and therapeutic functions, particularly in cancer. To date, the proposed models do not incorporate internal data processing. This thesis presents a nanocapsule model aimed at the in vivo detection of cancer cells, which uses Hermitian codes to obtain improved multispectral fluorescence images for medical diagnosis. From this model, two variations are presented: in the first, internal storage capacities of the data read from the biological medium were added; in the second, encryption was added to the stored data, before it was retrieved in the laboratory. Both variations are aimed at ex vivo and in vitro cell studies. Results with Monte Carlo simulation have shown that using error control coding, in particular Hermitian, the identification and localization of cancer cells can be improved using fluorescence imaging. Additionally, McEliece encryption built on Hermitian code can add security features to ex vivo and in vitro clinical data. This is the first study that combines multispectral fluorescence and nanosensors based on quantum dots, with encoding for error control and native operations in a non-binary field, to obtain precise identification and localization of tumor cells. En los últimos años se han logrado sorprendentes avances en nanomedicina. Uno de estos son las nanocápsulas teranósticas, que cumplen funciones de diagnóstico y terapia, en particular en cáncer. A la fecha, los modelos propuestos no incorporan procesamiento de datos interno. En esta tesis se presenta un modelo de nanocápsula orientado a la detección in vivo de células cancerosas, que usa códigos hermitianos para obtener imágenes de fluorescencia multiespectral mejoradas para diagnóstico médico. A partir de este modelo, se presentan dos variaciones: en la primera, se añadieron capacidades de almacenamiento interno de los datos leídos desde el medio biológico; en la segunda, se agregó cifrado a los datos almacenados, antes de ser recuperados en el laboratorio. Ambas variaciones se orientan a estudios celulares ex vivo e in vitro. Los resultados con simulación Monte Carlo han mostrado que utilizando codificación para control de errores, en particular hermitianos, la identificación y localización de células cancerosas puede mejorarse al usar imágenes de fluorescencia. Además, el cifrado McEliece construido sobre código hermitiano puede agregar características de seguridad a los datos clínicos ex vivo e in vitro. Este es el primer estudio que combina fuorescencia multiespectral y nanosensores basados en quantum dots, con codificación para control de errores y operaciones nativas en un campo no-binario, para obtener identificación y localización precisa de células tumorales.