Lasers e nanopartículas: o futuro do tratamento do câncer está aqui

O desenho mostra um camundongo com um tumor cancerígeno na pata traseira. As nanopartículas são injetadas diretamente no tumor, que é então irradiado com luz laser de infravermelho próximo. A luz do laser infravermelho próximo penetra bem no tecido e não causa queimaduras. [Kamilla Nørregaard/Instituto Panum]

Injetar tumores cancerígenos com partículas microscópicas e depois destruí-los com lasers parece uma ideia tirada diretamente das páginas da ficção científica. No entanto, essa é precisamente a estratégia de tratamento que os pesquisadores do Instituto Niels Bohr e da Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade de Copenhague vêm desenvolvendo para matar as células cancerígenas.

Os pesquisadores relatam em suas descobertas, que foram publicadas recentemente no Scientific Reports em um artigo intitulado "Single Particle and PET-based Platform for Identification Optimal Plasmonic Nano-Heaters for Photothermal Cancer Therapy", que o tratamento foi testado em camundongos - com resultados demonstrando que os tumores tornam-se consideravelmente danificados.

"O tratamento envolve a injeção de minúsculas nanopartículas diretamente no câncer", explicou o autor sênior do estudo Lene Oddershede, Ph.D., biofísico e chefe do grupo de pesquisa Pinça Óptica no Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague. "Então você aquece as nanopartículas de fora usando lasers. É uma forte interação entre as nanopartículas e a luz do laser, que faz com que as partículas aqueçam. O que acontece é que as partículas aquecidas danificam ou matam as células cancerígenas."

Os experimentos foram realizados com nanopartículas de diferentes tamanhos e estruturas. Os dois primeiros da série consistiam em ouro maciço e o último consistia em um núcleo de vidro com uma superfície de ouro. As esferas foram iluminadas com luz infravermelha próxima com comprimentos de onda de 807 nm e 1064 nm. A nanopartícula mais eficaz foi a conta de vidro banhada a ouro. [Kamilla Nørregaard/Instituto Panum]

Os tratamentos tradicionais de câncer, como radiação e quimioterapia, têm efeitos colaterais importantes porque afetam não apenas os tumores, mas também partes saudáveis ​​do corpo. Um grande projeto de pesquisa interdisciplinar entre físicos do Niels Bohr Institute e médicos e biólogos do Panum Institute e do Rigshospitalet se propôs a desenvolver um novo tratamento que afeta apenas os tumores de câncer localmente e, portanto, é muito mais suave para o corpo. O projeto chama-se Nanopartículas Ativadas por Laser para Eliminação de Tumores (LANTERN).

Depois de experimentar várias membranas biológicas, os pesquisadores testaram o método em camundongos vivos. Nesses experimentos, os camundongos receberam tumores cancerígenos derivados de células cancerígenas humanas cultivadas em laboratório. A equipe de pesquisa então testou pequenas nanopartículas entre 80 e 150 nanômetros (nm) de diâmetro (um nanômetro é um milionésimo de milímetro). As partículas testadas consistiam em ouro maciço ou uma estrutura de concha que consiste em um núcleo de vidro com uma fina casca de ouro ao seu redor – em uma tentativa de determinar quais partículas são mais eficazes na redução de tumores.

"Como físicos, temos grande experiência na interação entre luz e nanopartículas e podemos medir com muita precisão a temperatura das nanopartículas aquecidas", observou o Dr. Oddershede. "A eficácia depende da combinação certa entre a estrutura e o material das partículas, seu tamanho físico e o comprimento de onda da luz."

As imagens mostram PET scans de um camundongo com um grande tumor (pela seta branca). O tumor é tratado com nanopartículas, que são injetadas diretamente no tumor e então irradiadas com luz laser infravermelha próxima. A luz do laser aquece as nanopartículas, danificando ou matando as células cancerígenas (setas vermelhas). [Kamilla Nørregaard e Jesper Tranekjær Jørgensen/Instituto Panum]

Os pesquisadores descobriram que obtiveram os melhores resultados com nanopartículas de 150 nm de tamanho e consistiam em um núcleo de vidro revestido com ouro. Além disso, as nanopartículas foram iluminadas com luz laser de infravermelho próximo, que é a melhor para penetrar no tecido. Ao contrário da radioterapia convencional, a luz do laser infravermelho próximo não causa queimaduras no tecido por onde passa.