Diseño de un prototipo para la validación de una terapia en tumores cerebrales

El Trabajo Fin de Grado que se recoge en este documento tiene como objetivo complementar un proyecto a largo plazo que prevé desarrollar un prototipo de dispositivo implantable en el cerebro con la capacidad de generar campos eléctricos a frecuencia variable para detener la reproducción de células cancerígenas. Este proyecto desarrollado en el Centro de Electrónica Industrial (CEI) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) se hace en colaboración con el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y el Servicio de Neurocirugía del Hospital de la Princesa de Madrid. El tumor cerebral en el que se centrará dicho dispositivo es el conocido como Glioblastoma Multiforme (GBM), el cual es uno de los tumores cerebrales más letales en adultos, con una esperanza de vida aproximada de 15 meses desde el diagnóstico. El objetivo del implantable es crear un campo eléctrico de baja intensidad y alta frecuencia que regule los impulsos eléctricos anormales intrínsecos a las células, afectando solo a las células cancerígenas y a las diferentes sustancias químicas que se encuentran allí. El método mencionado anteriormente es una técnica aprobada por la Administración de Medicamentos y Alimentos (FDA) pero actualmente se aplica en el cuero cabelludo. La aplicación del campo eléctrico a una cierta frecuencia por el microcontrolador insertado permite actuar sobre ciertas proteínas de las células cancerígenas (tubulina y septina), que son esenciales para la mitosis, y tiene dos fundamentos físicos principales: la alineación dipolar y la dielectroforesis (DEP). En la cirugía inicial, se extirpa entre el 70% y el 90% del tumor, siendo esta técnica efectiva para tratar solo el porcentaje no extirpado. Para llevar a cabo esta discriminación celular, la frecuencia del campo debe ajustarse a la frecuencia intrínseca de las células a las que queremos afectar. El método se encuentra en el espectro de frecuencias intermedias, entre 100 kHz y 300 kHz siendo la del GBM de 300 kHz según la FDA. El microcontrolador elegido para el proyecto es el modelo PIC12F1572 de la familia de microcontroladores PIC de 8 bits. La elección de este modelo se debe, entre otras especificaciones, a su capacidad para trabajar a baja potencia, su rango de tensión de funcionamiento, su bajo sobrecalentamiento y su comodidad a la hora de la programación y generación de PWM. El entorno de desarrollo utilizado para la programación del microcontrolador que permite la generación de campos eléctricos a partir de los periféricos y la variación de frecuencia como variable es el MPLAB X Integrated Development Environment (MPLAB-X-IDE). Por otro lado, la plataforma de desarrollo que soporta el microcontrolador es la placa DM160228 con funciones Explorer 8. Dicha placa tiene una configuración de 6 a 100 pines, lo que la hace que sea la placa más completa y versátil del catálogo. Por último, para conseguir la transferencia efectiva del código programado en el entorno de desarrollo al microcontrolador insertado en la placa Explorer 8 se ha utilizado el depurador en circuito MPLAB PICkit 4