Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

A mathematical model for imaging and killing cancer cells by using concepts of the Warburg effect in designing a Graphene system

Creators

  • 1. Marconi University
  • 2. Cadi Ayyad University
  • 3. Istanbul Commerce University

Description

According to the Warburg effect, there are some significant differences between metabolisms, products and process of respirations of cancer cells and normal cells. For example, normal cells absorb oxygen and glucose and give water molecules, carbon dioxide, ATP molecules and some number of spinors; while cancer cells take glucose and give lactate, less number of ATP molecules and different number of spinors. Using this property, we can design a system from two graphene sheets that are connected by pairing the fourth free electrons of carbons. Then, we can break some pairs and produce some holes. The number of these holes should be equal to the number of radiated spinors by normal cells. Near a normal cell, all holes are filled and the graphene system doesn't emit any electrical current or wave. However, near a cancer cell, some extra holes or spinors remain that their motions produce some electrical currents. These currents force on cancer cell membranes and destroy them and consequently, cause the cell death. Also, these currents emit some electromagnetic waves which detectors could take them out of the human's body and consequently, they could play the main role in imaging.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

وفقًا لتأثير واربورغ، هناك بعض الاختلافات المهمة بين عمليات الأيض والمنتجات وعملية تنفس الخلايا السرطانية والخلايا الطبيعية. على سبيل المثال، تمتص الخلايا الطبيعية الأكسجين والجلوكوز وتعطي جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون وجزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات وعدد من المغازل ؛ بينما تأخذ الخلايا السرطانية الجلوكوز وتعطي اللاكتات، وعدد أقل من جزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات وعدد مختلف من المغازل. باستخدام هذه الخاصية، يمكننا تصميم نظام من صفيحتي جرافين متصلتين عن طريق إقران الإلكترونات الحرة الرابعة للكربون. بعد ذلك، يمكننا كسر بعض الأزواج وإنتاج بعض الثقوب. يجب أن يكون عدد هذه الثقوب مساوياً لعدد المغازل المشعة بواسطة الخلايا الطبيعية. بالقرب من الخلية العادية، يتم ملء جميع الثقوب ولا ينبعث من نظام الجرافين أي تيار كهربائي أو موجة. ومع ذلك، بالقرب من الخلية السرطانية، تبقى بعض الثقوب أو المغازل الإضافية التي تنتج حركاتها بعض التيارات الكهربائية. تضغط هذه التيارات على أغشية الخلايا السرطانية وتدمرها وبالتالي تسبب موت الخلايا. كما أن هذه التيارات تنبعث منها بعض الموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن أن تخرجها أجهزة الكشف من جسم الإنسان، وبالتالي يمكن أن تلعب الدور الرئيسي في التصوير.

Translated Description (French)

Selon l'effet Warburg, il existe des différences significatives entre les métabolismes, les produits et le processus de respiration des cellules cancéreuses et des cellules normales. Par exemple, les cellules normales absorbent l'oxygène et le glucose et donnent des molécules d'eau, du dioxyde de carbone, des molécules d'ATP et un certain nombre de spinrices ; tandis que les cellules cancéreuses prennent du glucose et donnent du lactate, moins de molécules d'ATP et un nombre différent de spinrices. En utilisant cette propriété, nous pouvons concevoir un système à partir de deux feuilles de graphène qui sont connectées en appariant les quatrièmes électrons libres de carbones. Ensuite, nous pouvons casser quelques paires et produire des trous. Le nombre de ces trous doit être égal au nombre de spinoires irradiés par les cellules normales. Près d'une cellule normale, tous les trous sont remplis et le système de graphène n'émet aucun courant électrique ou onde. Cependant, près d'une cellule cancéreuse, il reste des trous ou des spinières supplémentaires dont les mouvements produisent des courants électriques. Ces courants forcent les membranes des cellules cancéreuses et les détruisent et, par conséquent, provoquent la mort cellulaire. De plus, ces courants émettent des ondes électromagnétiques que les détecteurs pourraient extraire du corps humain et, par conséquent, ils pourraient jouer le rôle principal dans l'imagerie.

Translated Description (Spanish)

Según el efecto Warburg, existen algunas diferencias significativas entre los metabolismos, los productos y el proceso de respiración de las células cancerosas y las células normales. Por ejemplo, las células normales absorben oxígeno y glucosa y dan moléculas de agua, dióxido de carbono, moléculas de ATP y un cierto número de espinores; mientras que las células cancerosas toman glucosa y dan lactato, un menor número de moléculas de ATP y un número diferente de espinores. Usando esta propiedad, podemos diseñar un sistema a partir de dos láminas de grafeno que se conectan emparejando los cuartos electrones libres de los carbonos. Luego, podemos romper algunos pares y hacer algunos agujeros. El número de estos agujeros debe ser igual al número de espinores irradiados por las células normales. Cerca de una celda normal, todos los agujeros están llenos y el sistema de grafeno no emite ninguna corriente eléctrica u onda. Sin embargo, cerca de una célula cancerosa, quedan algunos agujeros o espinores adicionales que sus movimientos producen algunas corrientes eléctricas. Estas corrientes fuerzan las membranas de las células cancerosas y las destruyen y, en consecuencia, causan la muerte celular. Además, estas corrientes emiten algunas ondas electromagnéticas que los detectores podrían sacar del cuerpo humano y, en consecuencia, podrían desempeñar el papel principal en la obtención de imágenes.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج رياضي لتصوير الخلايا السرطانية وقتلها باستخدام مفاهيم تأثير واربورغ في تصميم نظام الجرافين
Translated title (French)
Un modèle mathématique pour l'imagerie et la destruction des cellules cancéreuses en utilisant les concepts de l'effet Warburg dans la conception d'un système Graphene
Translated title (Spanish)
Un modelo matemático para obtener imágenes y matar células cancerosas mediante el uso de conceptos del efecto Warburg en el diseño de un sistema de grafeno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4205428038
DOI
10.3934/mbe.2022137

Is supplement to
https://openalex.org/W3198945369 (Other)
https://openalex.org/W3080964358 (Other)
https://openalex.org/W3015481613 (Other)
https://openalex.org/W2998826900 (Other)
https://openalex.org/W2980982934 (Other)
https://openalex.org/W2566991267 (Other)
https://openalex.org/W2537551256 (Other)
https://openalex.org/W2313378189 (Other)
https://openalex.org/W1982281722 (Other)
https://openalex.org/W1982087887 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1997826753
  • https://openalex.org/W2080764767
  • https://openalex.org/W2097259163
  • https://openalex.org/W2223535266
  • https://openalex.org/W2255621879
  • https://openalex.org/W2621076657
  • https://openalex.org/W2768752546
  • https://openalex.org/W2786992500
  • https://openalex.org/W2887909456
  • https://openalex.org/W3011406666
  • https://openalex.org/W3018882626
  • https://openalex.org/W3021417798
  • https://openalex.org/W3036258764
  • https://openalex.org/W3037931962
  • https://openalex.org/W3044320676
  • https://openalex.org/W3092389737
  • https://openalex.org/W3095951314
  • https://openalex.org/W3110987870
  • https://openalex.org/W3137411973
  • https://openalex.org/W3161225561
  • https://openalex.org/W3161285082
  • https://openalex.org/W3167660118
  • https://openalex.org/W3172891022
  • https://openalex.org/W3194841279