Prediction of Gold Nanoparticle and Microwave-Induced Hyperthermia Effects on Tumor Control via a Simulation Approach
Notice bibliographique
Résumé
Hyperthermia acts as a powerful adjuvant to radiation therapy and chemotherapy. Recent advances show that gold nanoparticles (Au-NPs) can mediate highly localized thermal effects upon interaction with laser radiation. The purpose of the present study was to investigate via in silico simulations the mechanisms of Au-NPs and microwave-induced hyperthermia, in correlation to predictions of tumor control (biological endpoints: tumor shrinkage and cell death) after hyperthermia treatment. We also study in detail the dependence of the size, shape and structure of the gold nanoparticles on their absorption efficiency, and provide general guidelines on how one could modify the absorption spectrum of the nanoparticles in order to meet the needs of specific applications. We calculated the hyperthermia effect using two types of Au-NPs and two types of spherical tumors (prostate and melanoma) with a radius of 3 mm. The plasmon peak for the 30 nm Si-core Au-coated NPs and the 20 nm Au-NPs was found at 590 nm and 540 nm, respectively. Considering the plasmon peaks and the distribution of NPs in the tumor tissue, the induced thermal profile was estimated for different intervals of time. Predictions of hyperthermic cell death were performed by adopting a three-state mathematical model, where "three-state" includes (i) alive, (ii) vulnerable, and (iii) dead states of the cell, and it was coupled with a tumor growth model. Our proposed methodology and preliminary results could be considered as a proof-of-principle for the significance of simulating accurately the hyperthermia-based tumor control involving the immune system. We also propose a method for the optimization of treatment by overcoming thermoresistance by biological means and specifically through the targeting of the heat shock protein 90 (HSP90), which plays a critical role in the thermotolerance of cells and tissues.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».