Uma técnica que um dia pode ser usada para terapia de tumor e imagem pode ser muito melhorada graças aos novos insights obtidos por cientistas da Universidade de Twente, o Erasmus MC e o TU Delft.

Os pesquisadores das três universidades resolveram um antigo mistério de como as nanogotículas superaquecidas evaporam quando atingidas por um pulso de ultrassom. As descobertas foram publicadas no mês passado em Proceedings of the National Academy of Sciences .

O método de imagem no qual a equipe está trabalhando gira em torno de nanogotículas de um líquido especial chamado perfluorocarbono, que pode ser injetado no corpo humano. Essas gotículas podem sair do sistema vascular e entrar no espaço entre as células tumorais. A ideia é ativar essas gotículas com um pulso intenso de ultrassom. Este som faz com que as gotículas vaporizem, formando pequenas bolhas de gás que podem ser visualizadas por meio de equipamento de imagem de ultrassom.

O mesmo método também pode ser usado para administrar medicamentos tóxicos transportados para o tumor pelas gotículas. Isso não deve ter efeitos colaterais prejudiciais ao tecido saudável do resto do corpo, tornando-se uma forma localizada e controlada de quimioterapia.

A técnica ainda está em sua infância. Um problema importante é o fato de que a amplitude do som precisa ser muito alta para vaporizar as gotículas, embora possa não ser tão alto, os danos podem ocorrer ao tecido saudável.

O que é promissor sobre essa nova pesquisa, no entanto, é que ela mostra como as gotículas podem ser vaporizadas com ondas sonoras com energia suficiente. Era sabido que as gotículas podiam ser vaporizadas com som com energia mais baixa do que o limite de ativação das gotículas. Mas a física por trás disso tem confundido os pesquisadores por mais de uma década.

Usando imagens capturadas pela câmera mais rápida do mundo, o Brandaris 128, os pesquisadores de Twente e Rotterdam puderam ver que o ultrassom estava sendo focado em um único ponto dentro da gota. Isso era peculiar, porque o comprimento de onda do ultrassom emitido é muitas vezes maior do que a gota, causando foco insignificante.

A explicação pode ser encontrada em um fenômeno único que ocorre na propagação do ultrassom. O som é um movimento de onda de alta e baixa pressão que se move na velocidade do som. Contudo, no corpo, uma alta pressão se propaga mais rápido do que uma baixa pressão, distorcendo a onda e criando uma onda de choque.

"Na verdade, toda uma série de harmônicos superiores se desenvolve a partir do som original ", diz o especialista em imagens acústicas Dr. Martin Verweij (Ciências Aplicadas). "O comprimento de onda desses harmônicos superiores é muito menor, em torno do tamanho das gotas, e essas ondas podem se concentrar dentro da gota. Combinações de diferentes harmônicos de foco podem interferir construtivamente dentro da gota. O resultado é um foco acústico localizado com energia suficiente para vaporizar a gota. "

A focalização das ondas de choque dentro das gotículas foi observada experimentalmente, no entanto, a teoria de que isso poderia destruir as gotículas também precisava ser comprovada com cálculos numéricos. É aí que entra Verweij. "Eu forneci o método numérico que poderia lidar com as gotículas minúsculas. Isso deu à pesquisa o último impulso necessário."