p (PhysOrg.com) - Usando nanocages de ouro facilmente preparados que são capazes de escapar da corrente sanguínea e se acumular em tumores, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Washington em St. Louis mostrou que pode usar luz laser para matar tumores humanos em camundongos. Os resultados deste estudo, que foi liderado por Younan Xia e Michael Welch, foram publicados no jornal Pequena . p Embora o uso de nanocages de ouro para tratar câncer humano ainda esteja a vários anos de ensaios clínicos, os pesquisadores são encorajados por suas descobertas recentes. "Vimos mudanças significativas no metabolismo e na histologia do tumor, "diz o Dr. Welch, "o que é notável, visto que o trabalho foi exploratório, a 'dose' do laser não foi maximizada, e os tumores eram direcionados 'passivamente' em vez de 'ativamente'. "

p Os próprios nanocages são inofensivos na ausência de energia luminosa. "Sais de ouro e colóides de ouro têm sido usados ​​para tratar a artrite por mais de 100 anos, "diz o Dr. Welch." As pessoas sabem o que o ouro faz no corpo e é inerte, portanto, esperamos que seja uma abordagem não tóxica. "

p Nanocages de ouro são caixas ocas feitas pela precipitação de ouro em nanocubos de prata. A prata simultaneamente se desgasta de dentro do cubo, entrar na solução através dos poros que se abrem nos cantos recortados do cubo. Suspensões dos nanocages de ouro, que têm aproximadamente o mesmo tamanho de uma partícula de vírus, nem sempre são amarelos, como se poderia esperar, mas, em vez disso, pode ser de qualquer cor do arco-íris. A cor de uma suspensão de nanocages depende da espessura das paredes das gaiolas e do tamanho dos poros dessas paredes. Como sua cor, sua capacidade de absorver luz e convertê-la em calor pode ser controlada com precisão. "A chave para a terapia fototérmica, "diz o Dr. Xia, "é a capacidade das gaiolas de absorver luz com eficiência e convertê-la em calor."

p Os nanocages de ouro são coloridos graças a um processo conhecido como ressonância plasmônica de superfície. Alguns dos elétrons no ouro não estão ancorados em átomos individuais, mas, em vez disso, formam um gás de elétron flutuante, Dr. Xia explica. A luz incidindo sobre esses elétrons pode levá-los a oscilar como um só. Esta oscilação coletiva, o plasmon de superfície, escolhe um comprimento de onda particular, ou cor, fora da luz incidente, e isso determina a cor que uma determinada nanocage de ouro adquire em solução. A ressonância - e a cor - podem ser ajustadas em uma ampla gama de comprimentos de onda, alterando a espessura das paredes das gaiolas. Para aplicações biomédicas, O Dr. Xia e seus colegas ajustaram as gaiolas para absorver luz a 800 nanômetros, um comprimento de onda que cai em uma janela de transparência do tecido que fica entre 750 e 900 nanômetros, na parte do infravermelho próximo do espectro. A luz neste ponto doce pode penetrar até vários centímetros no corpo (da pele ou do interior do trato gastrointestinal ou de outros sistemas orgânicos).

p A conversão de luz em calor decorre do mesmo efeito físico da cor. A ressonância de plasmon de superfície tem duas partes. Na frequência ressonante, a luz é normalmente espalhada para fora das gaiolas e absorvida por elas. Ao controlar o tamanho das gaiolas, O Dr. Xia e seus colaboradores os adaptam para alcançar a absorção máxima. Eles também ajustam a capacidade dos nanocages de permanecer na corrente sanguínea revestindo-os com um polímero biocompatível conhecido como polietilenoglicol (PEG).

p No laboratório do Dr. Welch, camundongos com tumores em ambos os flancos foram divididos aleatoriamente em dois grupos. Os ratos em um grupo foram injetados com os nanocages revestidos com PEG e os do outro com solução tampão. Vários dias depois, o tumor direito de cada animal foi exposto a um laser de diodo por 10 minutos. A equipe então empregou várias técnicas de imagem não invasivas diferentes para acompanhar os efeitos da terapia. Durante a irradiação, as imagens térmicas dos ratos foram feitas com uma câmera infravermelha. Como acontece com outros animais que regulam automaticamente sua temperatura corporal, as células do camundongo funcionam de maneira ideal apenas se a temperatura corporal do camundongo permanecer entre 36,5 e 37,5 graus Celsius. Em temperaturas acima de 42 graus Celsius (107 graus Fahrenheit), as células começam a morrer à medida que as proteínas, cujo funcionamento adequado as mantém, começam a se desenvolver.

p Imagens infravermelhas feitas enquanto os tumores eram irradiados com um laser mostram que, em camundongos injetados com nanocage, a superfície do tumor rapidamente ficou quente o suficiente para matar as células. Em camundongos com injeção de tampão, a temperatura mal mudou. De fato, nos camundongos injetados com nanocage, a temperatura da superfície da pele aumentou rapidamente de 32 graus Celsius para 54 graus C, enquanto nos camundongos com injeção de tampão, a temperatura da superfície permaneceu abaixo da temperatura corporal normal de 37 graus Celsius.

p Para ver que efeito esse aquecimento teve sobre os tumores, os camundongos foram injetados com um agente de contraste de tomografia por emissão de pósitrons (PET) que é usado para medir o metabolismo celular. Os tumores de camundongos injetados com nanocage foram significativamente mais fracos nas varreduras PET do que os de camundongos injetados com tampão, indicando que muitas células tumorais não estavam mais funcionando. As varreduras de emissão de pósitrons feitas após o tratamento fototérmico mostraram que os tumores em camundongos injetados com tampão ainda estavam metabolicamente ativos, enquanto aqueles em camundongos injetados com nanocage, não. Essa especificidade é o que torna a terapia fototérmica tão atraente quanto uma terapia contra o câncer. Os tumores nos camundongos tratados com nanocage foram mais tarde encontrados para ter sinais histológicos marcantes de dano celular.

p Apesar desses resultados, O Dr. Xia está insatisfeito com a segmentação passiva. Embora os tumores tenham absorvido nanocages de ouro o suficiente para dar a eles um molde preto, apenas 6 por cento das partículas injetadas se acumularam no local do tumor. Ele gostaria que esse número ficasse próximo de 40 por cento para que menos partículas precisassem ser injetadas. Ele planeja anexar ligantes feitos sob medida aos nanocages que reconhecem e se fixam em receptores na superfície das células tumorais. Além de projetar nanocages que visam ativamente as células tumorais, a equipe está considerando carregar as partículas ocas com uma droga de combate ao câncer, para que o tumor fosse atacado em duas frentes.

p Este trabalho, que foi apoiado pelo National Cancer Institute, é detalhado no artigo "Gold Nanocages as Photothermal Transducers for Cancer Treatment." Um resumo deste artigo está disponível no site da revista.