Low intensity ultrasounds for early detection and modulation of tumor and stroma

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Las propiedades mecánicas anómalas de los tejidos tumorales activan las vías bioquímicas tumorigénicas. Se produce una desestabilización de la homeostasis del tejido adulto en respuesta a tensiones mecánicas patológicas. La hipervascularización en ciertos tumores tardíos genera una presión hidrodinámica estática elevada que puede promover la progresión maligna del tumor a través de la hipoxia o líquido intersticial anómalo y flujo sanguíneo. La alta rigidez de los tumores induce directamente una activación mecánica de vías bioquímicas que mejoran el ciclo celular, la transición epitelial-mesenquimática y la motilidad celular.

Además, los aumentos en la presión del estrés sólido asociado con la hiperproliferación celular activan las vías tumorigénicas en las células epiteliales sanas comprimidas por el tumor vecino. Por ello, comprender estos mecanismos será importante para el desarrollo de tratamientos innovadores para tratar dichas anomalías mecánicas en el cáncer.

Este proyecto presenta dos tecnologías basadas en el uso estratégico de los ultrasonidos de baja intensidad y de la microfluidica para abordar procesos de tumoración, adquirir conocimiento biodinámico sobre el microambiente tumoral y realizar caracterización tenso-elástica en el interior de los tumores. Además, abre una nueva línea de investigación mediante el desarrollo de nuevos sistemas con ultrasonidos para la actuación sobre tumores.

We propose in this project the development of a new non-invasive tool to modulate tumors and stromas based on a low intensity ultrasounds (LIUS) actuation. A suitable modulation of specific physic-chemical parameters is controlled by characterizations of biochemical type (proteins, histology) and acoustical (hardness). It constitutes a very promising ensemble strategy for stopping the advance of very aggressive tumors, as in the pancreas.

In addition, new high-resolution ultrasonic methods will be investigated, for non-invasive early detection of very small physical changes (spatial, thermal and elastic) precursors of a future cancer.

En este proyecto participan los siguientes investigadores:

Publicaciones
Revistas JCR
GSTU Power spectral estimation of high-harmonics in echoes of wall resonances to improve resolution in non-invasive measurements of wall mechanical properties in rubber tube and ex-vivo artery
I. Bazán, A. Ramos, G. Balay, C. Negreira
Ultrasonics. Nº 87, pp. 133–144
https://doi.org/10.1016/j.ultras.2018.02.004
GSTU Nonuniform Bessel-Based Radiation Distributions on A Spherically Curved Boundary for Modeling the Acoustic Field of Focused Ultrasound Transducers
Mario Ibrahin Gutierrez, Antonio Ramos, Josefina Gutierrez, Arturo Vera, Lorenzo Leija
Appl. Sci. 2019, 9(5), 911
https://doi.org/10.3390/app9050911
RESULT Influence of Hydrodynamics and Hematocrit on Ultrasound-Induced Blood Plasmapheresis
Itziar González, Roque Rubén Andrés , Alberto Pinto and Pilar Carreras
Micromachines 2020, 11, 751
https://doi.org/10.3390/mi11080751
RESULT A Label Free Disposable Device for Rapid Isolation of Rare Tumor Cells from Blood by Ultrasounds
Itziar González, Julie Earl, Luis J. Fernández , Bruno Sainz , Alberto Pinto, Rosa Monge, Sonia Alcalá, Adela Castillejo, Jose L. Soto, Alfredo Carrato
Micromachines s 2018, 9, 129; doi:10.3390/mi9030129
https://doi.org/10.3390/mi9030129
GSTU Computational Strategy for the Generation of the Clinical Histories of Patients with Diabetic Foot
Ilse Anahi Torres, Lorenzo Leija, Arturo Vera, Josefina Gutiérrez, Antonio Ramos
Chapter in Book “Conference on Medical and Biological Engineering and Computing - MEDICON”. (IFMBE, vol. 76), Springer Nature Switzerland AG 2020(pp. 1499-1505)
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-31635-8_187
RESULT Design of Thermoplastic 3D-Printed Scaffolds for Bone Tissue Engineering: Influence of Parameters of “Hidden” Importance in the Physical Properties of Scaffolds
Cubo-Mateo, N.; Rodríguez-Lorenzo, L.M.
Polymers 2020, 12, 1546
https://doi.org/10.3390/polym12071546
RESULT Three-dimensional numerical analysis as a tool for optimization of acoustophoretic separation in polymeric chips
Elena de los Reyes, Victor Acosta, Pilar Carreras, Alberto Pinto and Itziar González
The Journal of the Acoustical Society of America 150, 646 (2021)
https://doi.org/10.1121/10.0005629
GSTU Modeling Pulsed High-Power Spikes in Tunable HV Capacitive Drivers of Piezoelectric Wideband Transducers to Improve Dynamic Range and SNR for Ultrasonic Imaging and NDE
Antonio Ramos, Abelardo Ruiz and Enrique Riera
Sensors 2021, 21(21), 7178
https://doi.org/10.3390/s21217178
GiCSI RESULT Analysis of the angular influence in the spatial study of mechanical displacements in highly anisotropic media
L. Hernández-Álvarez, C. Negreira, A. Ramos, N. Cubo Mateo, L. M. Rodríguez, A. Pinto del Corral and I. González Gómez
Mechanics of Materials 163, 104094 (2021), (Q2, Materials Science, Multidisciplinary, Mechanics, F.I.; 3.266)
https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2021.104094
GSTU Ultrasounds in cancer therapy: A summary of their use and unexplored potential
Díaz-Alejo JF, González Gómez I, Earl J.
Oncol Rev. 2022 Feb 22;16(1):531
https://doi.org/10.4081/oncol.2022.531
RESULT Acoustophoretic particle manipulation in hybrid solid/gel resonators
Jon Luzuriaga, Pilar Carreras, Manuel Candil, Despina Bazou and Itziar González
Front. Phys. 10:920687
https://doi.org/10.3389/fphy.2022.920687
RESULT Low-intensity continuous ultrasound to inhibit cancer cell migration
Itziar González, Jon Luzuriaga, Alba Valdivieso, Manuel Candil, Jesús Frutos, Jaime López, Luis Hernández, Luis Rodríguez-Lorenzo, Virginia Yagüe, Jose Luis Blanco, Alberto Pinto and Julie Earl
Front. Cell Dev. Biol. 10:842965.
https://doi.org/10.3389/fcell.2022.842965
Libros y Capítulos de Libro
GSTU A CYTED Network: New Non-invasive Ways for an Early Diagnosis of Chronic and Degenerative Diseases: Diabetes and Cardiovascular
Antonio Ramos, Lorenzo Leija, Carlos Negreira, Eduardo Moreno, M. G. Ruano, Wagner Coelho et al.
Chapter in Book “Conference on Medical and Biological Engineering and Computing - MEDICON”. (IFMBE, vol. 76), Springer Nature Switzerland AG 2020(pp. 1499-1505)
https://doi.org/10.1007/978-3-030-31635-8
Publicaciones en revistas con otros índices
RESULT GSTU The Acoustic Technology for Ctcs Isolation in Blood: Low-Cost Devices
Itziar González, Alberto Pinto, Sergio Cuellar, Julie Earl
Novel Approaches in Cancer Study, 2019, 3(1)
http://dx.doi.org/10.31031/nacs.2019.03.000551
RESULT GSTU Ultrasound Technology as a Novel Treatment Strategy in Pancreatic Cancer
Luis M Rodríguez-Lorenzo, Alberto Pinto del Corral, Luis Hernández, Jesús Frutos Díaz-Alejo, Vanessa Pachón Olmos, Cristian Perna, Julie Earl
Nov Appro in Can Study, 2019, 2(5). NACS.000550.2019
https://doi.org/10.31031/NACS.2019.02.000550
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Entidades participantes en el proyecto

Entidades participantes: ITEFI-CSIC, ICTP-CSIC, Hospital Univ. Ramón y Cajal, Cinvestav, Univ. Uruguay, Harvard Medical School