A imagem fotoacústica é uma técnica inovadora para detectar tumores dentro de células vivas com a ajuda de compostos que absorvem luz, conhecidos como agentes de contraste. Os pesquisadores do A * STAR descobriram agora uma maneira de melhorar a eficácia do direcionamento e a atividade óptica de agentes de contraste específicos para câncer de mama usando nanopartículas de polímero conjugado.

A geração de sinais fotoacústicos requer um pulso de laser ultrarrápido para irradiar uma pequena área de tecido. Isso desencadeia uma série de vibrações moleculares que produzem ondas sonoras ultrassônicas na amostra. Ao 'ouvir' as diferenças de pressão criadas pelas ondas acústicas, os pesquisadores podem reconstruir e visualizar as estruturas internas de objetos complexos, como o cérebro e os sistemas cardiovasculares.

Diagnosticar o câncer com imagens fotoacústicas requer agentes de contraste que penetram profundamente no tecido e se ligam seletivamente às células malignas. Além disso, eles precisam de uma alta resposta ótica à luz do laser infravermelho, uma região espectral que é particularmente segura para materiais biológicos. Os agentes de contraste tradicionais têm sido baseados em nanoestruturas de ouro e prata, mas os complexos procedimentos químicos necessários para ajustar opticamente esses nanocompostos deixaram os pesquisadores em busca de alternativas.

Malini Olivo e seus colegas do Consórcio A * STAR Singapore Bioimaging e do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais investigaram diferentes agentes de contraste baseados em polímeros conjugados. Essas macromoléculas orgânicas, que contêm ligações de carbono duplas e simples alternadas, têm elétrons deslocalizados em suas estruturas que podem produzir propriedades ópticas úteis, como fotoluminescência. Os pesquisadores identificaram um polímero conjugado conhecido como PFTTQ - um composto com vários anéis aromáticos, cadeias alquílicas, átomos de enxofre e nitrogênio - como um agente fotoacústico in vivo promissor por causa de sua estrutura biocompatível e absorção de luz que atinge o pico na faixa do infravermelho próximo.

Para direcionar este agente de contraste para as células cancerosas, a equipe sintetizou nanoestruturas semelhantes a 'pontos' com um núcleo interno de PFTTQ rodeado por cadeias de polietilenoglicol solúvel em água, terminada por uma camada externa de moléculas de folato - uma vitamina que se liga especificamente às proteínas receptoras de folato comumente expressas por tumores de câncer de mama. Experimentos com células modelo MCF-7 de câncer de mama implantadas em camundongos revelaram os méritos dessa abordagem:em apenas uma hora após a administração dos pontos de polímero conjugado com folato, fortes sinais fotoacústicos emergiram das posições do tumor. A funcionalidade de folato desempenhou um papel crítico neste procedimento de bioimagem, quadruplicar os sinais fotoacústicos em comparação com os pontos PFTTQ não modificados.

"As nanopartículas de folato-PFTTQ têm grande potencial para diagnóstico por imagem e outras aplicações biomédicas, ", diz Olivo." Estamos trabalhando para expandir a biblioteca de polímeros biocompatíveis para uso como agentes de contraste fotoacústicos moleculares. "