Applicazione della Risonanza Quantica Molecolare per la cura del glioblastoma : studio degli effetti della terapia su culture cellulari e progettazione del dispositivo impiantabile e del sistema di controllo della temperatura.

Glioblastoma represents one of the most aggressive human cancers; in particular, glioblastoma multiforme is recognized as the brain cancer with the highest mortality and recurrence rate, characterized by high proliferation rate and high cell invasiveness. Despite progress in surgery and radio-chemotherapy, patients continue to have poor prognoses, with a survival rate of 14-15 months. Therefore, it is clear that new therapeutic strategies are needed to provide a better prognosis for the patient. Non-ionizing electromagnetic fields represent an emerging option given the potential advantages of safety, low toxicity, and the possibility of being combined with other therapies. Quantum Molecular Resonance QMR, (for which the company Telea Electronic Engineering S.r.l., with which I have been actively collaborating, holds the patent) has emerged as a possible substitute for radio-chemotherapy following studies over the past three years, showing excellent efficiency results at the cellular level and standing out for its selective ability with respect to healthy cells. In the first part of this paper, after an introduction on the theory of QMR and some notion on neoplasms of the central nervous system, the antitumor activity of quantum molecular resonance (QMR) at the cellular level is discussed, through in vitro studies carried out at the Advanced Cellular Technologies Laboratory in Vicenza, Italy. The cellular experiments verified, on four different glioblastoma cell lines: the efficiency of the therapy, alone or in combination with Temozolomide; the genetic changes and protein regulation of them; and the effects on healthy cells. In addition to evaluations carried out with cellular assays, the cellular action of QMR was also analyzed through a theoretical study characterized by signal and harmonic analysis. In fact, in order to reach diseased cells with the wave frequencies used in QMR, the signal must be transported inside the head box through a capacitive system and using three different types of electrodes. Therefore, in the second part of the paper, the setup designed for the implantable device is presented and the considerations and features needed in order to make the system biocompatible and functional for therapy delivery are described. Transmission of current through electrodes in direct contact with tissue can result in localized temperature elevation caused by tissue contact resistance. In the paper, therefore, this issue was analyzed and the integration on the implantable device of a temperature control system during therapy delivery was proposed. Following the excellent results obtained with in vitro tests, whereby it was confirmed that QMR therapy acts positively on glioblastoma by going to block the process of cell duplication between metaphase and anaphase and having very low effects on healthy cells, theoretical studies lead to theorize that the modulated high wave frequencies and the particular shape of the signal cause a chemical-biological signal that can interact with the polarization and depolarization of cells. The selectivity of such therapy, with respect to healthy and diseased cells, is a direct consequence of the different membrane potential characteristic of these two types of cells. The setup of the device is now being refined, aiming to achieve the greatest safety and perfect biocompatibility. These results seem to be close thanks to the technology used for the implantable electrodes and the biosafety that the temperature control system will bring. The last chapter of the paper discusses possible future developments of the project, which include on the one hand the application of the implantable device in vivo and on the other hand the testing of therapy for the treatment of neoplasms other than glioblastoma that would see the use of QMR without the need for the implantable system.

Il glioblastoma rappresenta uno dei tumori più aggressivi per l’uomo, in particolare è riconosciuto come il cancro al cervello con più alto tasso di mortalità e di recidiva, caratterizzato da alta velocità di proliferazione e alta invasività cellulare. Nonostante i progressi nella chirurgia e nella radio-chemioterapia, i pazienti continuano ad avere prognosi sfavorevoli, con un tasso di sopravvivenza di 14-15 mesi. È quindi evidente che sono necessarie nuove strategie terapeutiche. I campi elettromagnetici non ionizzanti rappresentano un'opzione emergente dati i potenziali vantaggi della sicurezza, della bassa tossicità e della possibilità di essere combinati con altre terapie. La risonanza quantica molecolare QMR, (di cui l’azienda Telea Electronic Engineering Srl, con cui ho avuto modo di collaborare attivamente, detiene il brevetto) è risultata, a seguito di studi svolti negli ultimi tre anni, un possibile sostituto alla radio-chemioterapia, mostrando ottimi risultati di efficienza a livello cellulare e distinguendosi per la capacità selettiva rispetto alle cellule sane. Gli studi cellulari sono stati effettuati dal laboratorio LTCA Vicenza. Nella prima parte di questo elaborato viene discussa l'attività antitumorale della risonanza molecolare quantistica (QMR) a livello cellulare e si sono analizzati due diversi generatori (Rexonage e CT-1), utilizzati negli studi cellulari, e progettati da Telea Electronic, caratterizzati da un differente spettro armonico. Al fine di raggiungere le cellule malate con le frequenze d’onda utilizzate nella QMR, il segnale deve essere trasportato all’interno della scatola cranica attraverso un sistema capacitivo e utilizzando tre tipologie di elettrodi differenti. Nella seconda parte dell’elaborato viene dunque presentato il setup ideale del dispositivo impiantabile e vengono descritte le considerazioni e le caratteristiche necessarie al fine di rendere il sistema biocompatibile e funzionale all’erogazione della terapia. La trasmissione di corrente attraverso elettrodi a diretto contatto con il tessuto può provocare un innalzamento della temperatura localizzato, causato dalla resistenza di contatto del tessuto. Nell’ultima parte dell’elaborato si è dunque analizzata questa problematica e si è proposta l’integrazione sul dispositivo impiantabile di un sistema di controllo della temperatura durante l’erogazione della terapia.