Interacción de SWCNTs con anticancerígenos de dopamina y serotonina a través de métodos de QM/MM: Un enfoque de administración de medicamentos / SWCNTs Interaction with Dopamine and Serotonin Anticancer Through QM/MM Methods: A Drug Delivery Approaches

Objetivo: La dopamina y la serotonina son los dos importantes transmisores biológicos que tienen actividades hormonales y son responsables de la felicidad y el bienestar. El objetivo de este artículo fue estudiar teóricamente las características estructurales de la dopamina y la serotonina en el complejo de nanotubos de carbono de pared simple como neurotransmisor. Material y métodos: Se estudió la estructura de la unión de dopamina y serotonina con SWCNT con cuatro diámetros diferentes (7.0, 7.5, 7.7, 10.0 nm) utilizando mecánica molecular (MM) y mecánica cuántica (QM). Las energías notables, incluida la energía potencial, la energía total y la energía cinética en el tiempo de simulación en pasos de 10 ns en dos temperaturas (298, 310 grados kelvin), fueron investigadas por el método de Monte Carlo con fuerza opls archivada. También se han cumplido los datos del tensor de blindaje de RMN según el nivel de teoría B3LYP con 6-31 G (d) como conjunto de base y método semi empírico. Resultados: Se realizaron cálculos teóricos para estudiar los datos de desplazamiento químico de RMN, incluido el tensor de blindaje magnético (σ, ppm), la asimetría de blindaje (η), la anisotropía de blindaje magnético (σaniso), la isotropía de blindaje magnético (σiso), la desviación de un tensor (Κ) y anisotropía de desplazamiento químico (Δσ) y span (Ω) en varios ángulos de rotación alrededor de una rotación específica, propiedades físicas y químicas de los núcleos atómicos. Se revelaron cálculos semi empíricos como energía total, energía de enlace, energía atómica aislada, energía electrónica, interacción núcleo-núcleo y calor de formación en Am1. Conclusión: En el método Monte Carlo se deduce que nuestros dos fármacos específicos y su nanotubo de pequeño diámetro son los más estables que los demás. El diámetro más grande lleva la estabilidad de la combinación a un valor más bajo.

Objetive:Dopamine and Serotonin are the two important biological transmitters that have hormonal activities and responsible for happiness and felling well. The aim of this article was to study theoretically the structure features of Dopamine and Serotonin in the complex of single-walled carbon nanotube as a neurotransmitter. The structure of Dopamine and Serotonin binding with Material and Methods:SWCNTwith four different diameters (7.0,7.5,7.7,10.0 nm) was studied by using molecular mechanic (MM) and quantum mechanic (QM). The remarkable energies including potential energy, total energy and kinetic energy in time of simulation 10 ns steps in two temperatures (298, 310 kelvin degree) were investigated by Monte Carlo method with opls force filed. NMR shielding tensor data by B3LYPlevel of theory with 6-31 G(d) as a basis set and semi empirical method have been also fulfilled.Results: Theoretical computations were performed to study NMR chemical shift data including magnetic shielding tensor (σ, ppm), shielding asymmetry (η), magnetic shielding anisotropy (σaniso), magnetic shielding isotropy (σiso) , skew of a tensor (Κ) and chemical shift anisotropy (Δσ) and span (Ω) at various rotation angles around a specific rotation, physical and chemical properties of atomic nuclei. Semi empirical calculations such as total energy, binding energy, isolated atomic energy, electronic energy, core­core interaction and heat of formation in AM1 were revealed. It is figured out Conclusion:in Monte Carlo method our two specific drug and its nanotube with small diameter are the most stable one than the others. The larger diameter leads the combination stability into lower value

Balloon-based adjuvant radiotherapy in breast cancer: comparison between 99mTc and HDR 192Ir / Radioterapia adjuvante em câncer de mama com balão de 99mTc comparativo ao balão HDR 192Ir

Abstract Objective: To perform a comparative dosimetric analysis, based on computer simulations, of temporary balloon implants with 99mTc and balloon brachytherapy with high-dose-rate (HDR) 192Ir, as boosts to radiotherapy. We hypothesized that the two techniques would produce equivalent doses under pre-established conditions of activity and exposure time. Materials and Methods: Simulations of implants with 99mTc-filled and HDR 192Ir-filled balloons were performed with the Siscodes/MCNP5, modeling in voxels a magnetic resonance imaging set related to a young female. Spatial dose rate distributions were determined. In the dosimetric analysis of the protocols, the exposure time and the level of activity required were specified. Results: The 99mTc balloon presented a weighted dose rate in the tumor bed of 0.428 cGy.h-1.mCi-1 and 0.190 cGyh-1.mCi-1 at the balloon surface and at 8-10 mm from the surface, respectively, compared with 0.499 and 0.150 cGyh-1.mCi-1, respectively, for the HDR 192Ir balloon. An exposure time of 24 hours was required for the 99mTc balloon to produce a boost of 10.14 Gy with 1.0 Ci, whereas only 24 minutes with 10.0 Ci segments were required for the HDR 192Ir balloon to produce a boost of 5.14 Gy at the same reference point, or 10.28 Gy in two 24-minutes fractions. Conclusion: Temporary 99mTc balloon implantation is an attractive option for adjuvant radiotherapy in breast cancer, because of its availability, economic viability, and similar dosimetry in comparison with the use of HDR 192Ir balloon implantation, which is the current standard in clinical practice.

Resumo Objetivo: Análise dosimétrica comparativa entre técnicas de implantes temporários de reforço por meio de balões de 99mTc e de 192Ir de alta taxa de dose (high dose rate - HDR) mediante simulação computacional. A hipótese é que ambos produzem dosimetria equivalente em condições pré-estabelecidas de atividade e exposição. Materiais e Métodos: Simulações de implantes com balão preenchido com 99mTc e balão HDR-192Ir foram elaboradas no Siscodes/ MCNP5, modelando em voxels um tórax feminino reproduzido de ressonância magnética de mama jovem. Distribuições espaciais de taxas de dose absorvidas foram geradas. Análises dosimétricas dos protocolos foram apresentadas especificando tempo acumulado e atividade requerida. Resultados: Implante temporário com balão-99mTc apresentou taxa de dose ponderada no leito do tumor, na adjacência do balão, de 0,428 cGyh-1.mCi-1, e a 8-10 mm distante, de 0,190 cGyh-1.mCi-1, enquanto o implante de balão com 192Ir apresentou 0,499 e 0,150 cGyh-1.mCi-1, respectivamente. A exposição de 24 horas para balão-99mTc foi necessária para produzir o reforço de 10,14 Gy com 1,0 Ci, ao passo que para balão HDR-192Ir foram necessários 24 minutos com segmentos de 10,0 Ci para gerar 5,14 Gy no mesmo ponto de referência, ou 10,28 Gy em duas frações de 24 minutos. Conclusão: Implante temporário com balão-99mTc é atrativo para a radioterapia adjuvante do câncer de mama, devido a disponibilidade, viabilidade econômica e equivalência radiodosimétrica ao balão HDR-192Ir, protocolo presente na prática clínica.

Influência das características mamárias na cintilografia miocárdica pelo método Monte Carlo / Influence of breast characteristics in myocardial scintigraphy through the Monte Carlo method / Influência das características mamárias na cintilografia miocárdica pelo método Monte Carlo

FUNDAMENTO: Pela redução da especificidade associada à perda de informação, a influência da atenuação das mamas é de fundamental importância em estudos de perfusão do miocárdio. Entretanto, apesar de vários estudos terem sido realizados ao longo dos últimos anos, pouco se tem evoluído para determinar com acurácia a influência das características das mamas sobre a qualidade da cintilografia miocárdica, evitando exposições adicionais de radiação às pacientes. OBJETIVO: O objetivo deste estudo é quantificar a atenuação de fótons pelas mamas, em estudos de perfusão do miocárdio com 99mTc, de acordo com diferentes tamanhos e composições. MÉTODOS: Cada mama foi assumida como sendo um cubo composto de tecido adiposo e fibroglandular. Os dados referentes aos fótons de 99mTc foram analisados em um modelo de Monte Carlo. Variamos a espessura e a composição das mamas e analisamos as interferências na atenuação. Foi empregado o software EGS 4 para as simulações. RESULTADOS: Fixando a espessura de uma mama, a variação da sua composição acarreta um acréscimo máximo de 2,3 por cento no número de fótons atenuados. Em contrapartida, mantendo-se uma composição do tecido mamário fixa, a diferença na atenuação de fótons foi de 45,0 por cento, sendo em média de 6,0 por cento para cada acréscimo de centímetro na espessura da mama. CONCLUSÃO: A simulação por Monte Carlo demonstrou que a influência das espessuras das mamas na atenuação de fótons em cintilografias do miocárdio com 99mTc é muito maior do que a influência das suas composições.

BACKGROUND: By reducing the specificity associated with loss of information, the influence of attenuation of the breasts is very important in myocardial perfusion studies. However, although several studies have been conducted over the past years, little has been developed to determine accurately the influence of the characteristics of the breasts on the quality of myocardial scintigraphy, avoiding additional exposure to radiation. OBJECTIVE: The purpose of this study is to quantify the attenuation of photons by the breasts, in myocardial perfusion studies with 99mTc according to different sizes and compositions. METHODS: Each breast was assumed to be a cube composed of fibroglandular and adipose tissue. The data related to 99mTc photons were analyzed in a Monte Carlo model. We varied the thickness and composition of breasts and analyzed the interference in attenuation. The EGS 4 software was used in the simulations. RESULTS: Setting the thickness of a breast, the variation of its composition causes a maximum increase of 2.3 percent in the number of photons attenuated. By contrast, maintaining a fixed composition of breast tissue, the difference in photon attenuation was 45.0 percent, averaging 6.0 percent for each additional centimeter in the breast thickness. CONCLUSION: Monte Carlo simulation showed that the influence of the thickness of the breasts in the attenuation of photons in myocardial scintigraphy with 99mTc is much greater than the influence of their compositions.

FUNDAMENTO: Por la reducción de la especificidad asociada a la pérdida de información, la influencia de la atenuación de las mamas es de fundamental importancia en estudios de perfusión del miocardio. Entre tanto, a pesar de que varios estudios han sido realizados a lo largo de los últimos años, poco se ha evolucionado para determinar con precisión la influencia de las características de las mamas sobre la calidad de la cámara gamma miocárdica, evitando exposiciones adicionales de radiación a las pacientes. OBJETIVO: El objetivo de este estudio es cuantificar la atenuación de fotones por las mamas, en estudios de perfusión del miocardio con 99mTc, de acuerdo con diferentes tamaños y composiciones. MÉTODOS: Cada mama fue asumida como siendo un cubo compuesto de tejido adiposo y fibroglandular. Los datos referentes a los fotones de99mTc fueron analizados en un modelo de Monte Carlo. Variamos el espesor y la composición de las mamas y analizamos las interferencias en la atenuación. Fue empleado el software EGS 4 para las simulaciones. RESULTADOS: Fijando el espesor de una mama, la variación de su composición acarrea un aumento máximo de 2,3 por ciento en el número de fotones atenuados. En contrapartida, manteniéndose una composición del tejido mamario fija, la diferencia en la atenuación de fotones fue de 45,0 por ciento, siendo en media de 6,0 por ciento para cada aumento de centímetro en el espesor de la mama. CONCLUSIÓN: La simulación por Monte Carlo demostró que la influencia de los espesores de las mamas en la atenuación de fotones en cámara gamma del miocardio con 99mTc es mucho mayor que la influencia de sus composiciones.

Dosimetria em folículos tireoidianos devido aos elétrons de baixa energia do iodo usando o método Monte Carlo / Dosimetry in thyroid follicles due to low-energy electrons of iodine using the Monte Carlo method", "_i": "en

OBJETIVO: Avaliar a dose absorvida em folículos tireoidianos devido aos elétrons de baixa energia, como oselétrons Auger e os de conversão interna, além das partículas beta, para os radioisótopos de iodo (131I, 132I,133I, 134I e 135I) usando o método Monte Carlo. MATERIAIS E MÉTODOS: O cálculo da dose foi feito ao nível folicular, simulando elétrons Auger, conversão interna e partículas beta, com o código MCNP4C. Os folículos (colóide e células foliculares) foram modelados como esferas, com diâmetros do colóide variando de 30 a 500 μm. A densidade considerada para os folículos foi a da água (1,0 g.cmû³). RESULTADOS: Considerando partículas de baixa energia, o percentual de contribuição do 131I na dose total absorvida pelo colóide é de aproximadamente 25%, enquanto os isótopos de meia-vida física curta apresentaram contribuição de 75%. Para as células foliculares, esse percentual é ainda maior, chegando a 87% para os iodos de meia-vida curtae 13% para o 131I. CONCLUSÃO: Com base nos resultados obtidos, pode-se mostrar a importância de se considerar partículas de baixa energia na contribuição para a dose total absorvida ao nível folicular (colóide e células foliculares) devido aos radioisótopos de iodo (131I, 132I, 133I, 134I e 135I).

OBJECTIVE: To evaluate the absorbed dose in thyroid follicles due to low-energy electrons such as Auger and internal conversion electrons, besides beta particles, for iodine radioisotopes (131I, 132I, 133I, 134I and 135I)utilizing the Monte Carlo method. MATERIALS AND METHODS: The dose calculation was performed at follicularlevel, simulating Auger, internal conversion electrons and beta particles, with the MCNP4C code. The follicles(colloid and follicular cells) were modeled as spheres with colloid diameter ranging from 30 to 500 μm, and with the same density of water (1.0 g.cmû³). RESULTS: Considering low-energy particles, the contributionof 131I for total absorbed dose to the colloid is about 25%, while the contribution due to short-lived isotopesis 75%. For follicular cells, this contribution is still higher achieving 87% due to short-lived iodine and 13%due to 131I. CONCLUSION: The results of the present study demonstrate the importance of considering lowenergyparticles in the contribution for the total absorbed dose at follicular level (colloid and follicular cells) due to iodine radioisotopes (131I, 132I, 133I, 134I and 135I).