p O oxigênio é essencial para a vida humana, mas dentro do corpo, certas condições ambientais biológicas podem transformar o oxigênio em moléculas agressivamente reativas chamadas espécies reativas de oxigênio (ROS), que pode danificar o DNA, RNA, e proteínas. Normalmente, o corpo depende de moléculas chamadas antioxidantes para converter ROS em espécies químicas menos perigosas por meio de um processo chamado redução. Mas estilos de vida pouco saudáveis, várias doenças, estresse, e o envelhecimento pode contribuir para um desequilíbrio entre a produção de ROS e a capacidade do corpo de reduzi-los e eliminá-los. Os níveis excessivos de ROS resultantes causam estresse oxidativo, que pode interromper as funções celulares normais e aumentar o risco de doenças como o câncer, neurodegeneração, disfunção renal, e outros, que são todos acompanhados de inflamação severa. p Uma vez que o estresse oxidativo está associado a várias doenças graves, sua detecção em órgãos vivos oferece um caminho para o diagnóstico precoce e tratamento preventivo, e é, portanto, um assunto de considerável interesse para os cientistas que trabalham no campo da biomedicina. Colaboração internacional recente entre os Institutos Nacionais Japoneses de Ciência Quântica e Radiológica e Tecnologia (QST), Academia de Ciências da Bulgária, e a Sofia University St. Kliment Ohridski, na Bulgária, levou a uma tecnologia promissora para esse propósito:um novo sensor quântico. Seu trabalho é publicado em revista científica Química Analítica , 2021.

p De acordo com a cientista-chefe, Dra. Rumiana Bakalova, e seu colega, Dr. Ichio Aoki, do QST, “o novo sensor é apropriado para o diagnóstico precoce de patologias acompanhadas de inflamação, como doenças infecciosas, Câncer, neurodegeneração, aterosclerose, diabetes, e disfunção renal. "

p O sensor compreende um ponto quântico - semicondutor - núcleo revestido com um composto semelhante a um açúcar em forma de anel chamado α-ciclodextrina, que por sua vez está ligado a seis grupos químicos redox-sensíveis chamados derivados de nitróxido. Esses componentes têm a vantagem de perfis de segurança favoráveis, com ciclodextrinas sendo aprovadas para uso em alimentos e derivados de nitróxido sendo considerados geralmente inofensivos para seres vivos devido às suas propriedades antioxidantes.

p Os derivados de nitróxido fazem com que o sensor emita sinais de fluorescência ON quando em estado reduzido e sinais magnéticos ON quando em estado oxidado. Isso permite a detecção de estresse oxidativo, ou uma capacidade de célula / tecido reduzida, usando métodos como imagem de ressonância magnética (MRI) e imagem paramagnética de elétrons (EPR), que pode detectar sinais magnéticos. O sensor químico também está ligado a um composto chamado trifenilfosfônio, que ajuda o sensor a entrar nas células vivas e prosseguir para as mitocôndrias, quais são os componentes celulares mais frequentemente responsáveis ​​pela geração de ROS, particularmente sob condições patológicas.

p Para testar seu novo sensor químico, os cientistas primeiro realizaram experimentos com culturas de células normais (saudáveis) e cancerosas do cólon no laboratório. Para isso, eles usaram seu sensor na forma oxidada. Em células saudáveis, Os sinais EPR foram extintos; mas em células cancerosas, eles permaneceram fortes. Isso indica que os sensores foram reduzidos em células saudáveis ​​por antioxidantes, mas permaneceram em seu estado oxidado nas células cancerosas, o que, por sua vez, sugere que as células cancerosas tinham uma capacidade oxidativa mais alta.

p Para testar ainda mais o sensor, os pesquisadores realizaram experimentos com ratos saudáveis ​​e aqueles que foram criados com uma dieta rica em colesterol por 2 meses, o que os levou a desenvolver disfunção renal em estágio inicial devido à inflamação persistente. Comparado com os ratos saudáveis, os ratos com disfunção renal exibiram sinais de ressonância magnética mais fortes em seus rins, sugerindo que seus rins estavam sob maior estresse oxidativo.

p Este trabalho está em seus estágios iniciais e muitas pesquisas são necessárias antes que esses sensores possam estar prontos para uso médico. Mas essas descobertas revelam o potencial dessa tecnologia. Dr. Bakalova observa:"Nosso sensor é adequado para analisar até mesmo pequenos desequilíbrios redox associados à superprodução de ROS, via ressonância magnética. E embora a ressonância magnética e a tomografia computadorizada por si mesmas tenham sido capazes de diagnosticar danos renais em estágio avançado, eles ainda não foram capazes de visualizar os estágios iniciais da disfunção. O uso de nossa sonda pode ajudar os médicos a identificar pacientes no estágio inicial de dano renal, antes que precisem de hemodiálise ou transplante renal. Com mais pesquisas, nosso sensor pode ser a próxima geração de sondas de contraste sensíveis a redox para o diagnóstico precoce de disfunção renal, e talvez, uma série de outras doenças que são acompanhadas por inflamação. "