Estrategias globales de estabilidad y control térmico óptimo para el tratamiento de hipertermia de tumores malignos
Autores: Ibrahim, Abdulkareem Afolabi; Maan, Normah; Jemon, Khairunadwa; Abidemi, Afeez
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estrategias globales de estabilidad y control térmico óptimo para el tratamiento de hipertermia de tumores malignos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Tumor maligno
Hipertermia
Supresión inmune
Citoquinas
Teoría de control óptimo
Procesos biológicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Un tumor maligno (cáncer) es la principal causa de muerte a nivel mundial y el costo anual de manejar el cáncer es de billones de dólares. Aunque existen terapias establecidas como la radioterapia, quimioterapia y fototerapia para tumores malignos, el entorno hipóxico de los tumores y la mala perfusión actúan como barreras para estas terapias. La hipertermia aprovecha la deficiencia de oxígeno y la perfusión irregular en el entorno tumoral para destruir células malignas. A pesar de los éxitos registrados con la hipertermia, existen preocupaciones sobre la condición post-tratamiento de los pacientes, así como la dosis térmica requerida para prevenir daños. La investigación de la dinámica de la supresión inmune inducida por el tumor con tratamiento de hipertermia utilizando análisis matemático y teoría de control óptimo es potencialmente valiosa en el desarrollo del tratamiento de hipertermia. El papel de las nuevas citoquinas derivadas del tumor en el contraataque de las células inmunes se considera en este estudio como un mecanismo que explica la agresividad de los tumores malignos. Dado que los procesos biológicos no son instantáneos, se utiliza un retraso temporal discreto para modelar los procesos biológicos involucrados en los mecanismos de inhibición tumoral por secreción, la elaboración de células supresoras y la diferenciación de células efectoras para producir células supresoras. Los resultados analíticos obtenidos utilizando la función de Lyapunov indican las condiciones requeridas para la estabilidad global del estado estacionario presente del tumor. Se persigue una estrategia de control térmico óptimo basada en la teoría de control óptimo, y se obtiene la mejor estrategia para evitar resultados adversos. Validamos los resultados analíticos numéricamente y demostramos el impacto tanto del calor inadecuado como del excesivo en la dinámica del funcionamiento celular interactivo.
Descripción
Un tumor maligno (cáncer) es la principal causa de muerte a nivel mundial y el costo anual de manejar el cáncer es de billones de dólares. Aunque existen terapias establecidas como la radioterapia, quimioterapia y fototerapia para tumores malignos, el entorno hipóxico de los tumores y la mala perfusión actúan como barreras para estas terapias. La hipertermia aprovecha la deficiencia de oxígeno y la perfusión irregular en el entorno tumoral para destruir células malignas. A pesar de los éxitos registrados con la hipertermia, existen preocupaciones sobre la condición post-tratamiento de los pacientes, así como la dosis térmica requerida para prevenir daños. La investigación de la dinámica de la supresión inmune inducida por el tumor con tratamiento de hipertermia utilizando análisis matemático y teoría de control óptimo es potencialmente valiosa en el desarrollo del tratamiento de hipertermia. El papel de las nuevas citoquinas derivadas del tumor en el contraataque de las células inmunes se considera en este estudio como un mecanismo que explica la agresividad de los tumores malignos. Dado que los procesos biológicos no son instantáneos, se utiliza un retraso temporal discreto para modelar los procesos biológicos involucrados en los mecanismos de inhibición tumoral por secreción, la elaboración de células supresoras y la diferenciación de células efectoras para producir células supresoras. Los resultados analíticos obtenidos utilizando la función de Lyapunov indican las condiciones requeridas para la estabilidad global del estado estacionario presente del tumor. Se persigue una estrategia de control térmico óptimo basada en la teoría de control óptimo, y se obtiene la mejor estrategia para evitar resultados adversos. Validamos los resultados analíticos numéricamente y demostramos el impacto tanto del calor inadecuado como del excesivo en la dinámica del funcionamiento celular interactivo.