Estudio de células cancerosas mediante métodos ópticos: polarimetría aplicada al análisis de la muerte celular inducida por quimioterapia

Abstract

RESUMEN: La polarimetría es una herramienta muy útil en problemas de interacción luz-materia, con muchas aplicaciones exitosas en áreas tales como la biología y la medicina. Es razonable considerar que la polarimetría podría servir para la identificación de procesos celulares relacionados con el desarrollo de tumores, como la muerte celular, la adherencia a una superficie o la mitosis. Estos cambios se pueden analizar mediante la matriz de Mueller M, que describe la respuesta polarimétrica de un medio.

Esta tesis doctoral se centra en el estudio de diferentes procesos relacionados con cultivos de células mediante técnicas ópticas y, en particular, mediante técnicas polarimétricas de imagen. Se analizan muestras de células cancerosas siguiendo dos líneas principales. En primer lugar, un estudio experimental de la eficacia de la quimioterapia sobre varias líneas celulares cancerosas realizada en paralelo con un análisis polarimétrico. En segundo lugar, hemos desarrollado un modelo para comprender mejor la relación entre los procesos de adhesión de células a un sustrato y su imagen polarimétrica. En conjunto, se trata de una herramienta que podría ayudar a introducir procedimientos de evaluación y diagnóstico, ganando tanto velocidad como independencia del observador.

ABSTRACT: Polarimetry is a very useful tool in problems that involve light-matter interaction with many applications in a variety of areas. Nowadays, imaging polarimetry is being used in biology and medicine, specifically, in diagnosis. It is reasonable to consider that polarimetry could be used to identify cellular processes related to the development of tumors such as cell death, surface adhesion, mitosis, etc. These changes can be analyzed using the Mueller matrix M, which describes the polarimetric response of the medium.

This thesis focuses on the study of different processes related to cell cultures by means of optical techniques, mainly optical polarimetry. We analyze several cancerous cell lines following two main approaches. First, an experimental study of the efficacy of chemotherapy on several cancer cell lines was carried out in parallel with a polarimetric analysis of the samples at different times. Secondly, we have developed a model to better understand the relationship between the processes of adhesion of cells to a substrate and their polarimetric image. Together, this tool could help introduce procedures for evaluation and diagnosis, gaining speed and independence from the observer.