p Químicos da Rússia e da Suíça criaram nanopartículas luminescentes biosseguras para imagens de tumores e vasos sanguíneos danificados por ataque cardíaco ou derrame. As partículas são feitas de óxido de háfnio que é usado para injeção intravenosa, e dopado com íons de metais de terras raras. Os cientistas esperam criar uma alternativa para pontos quânticos tóxicos e tecidos profundos de imagem sem prejudicar o paciente. O estudo apareceu em Colóides e superfícies B:biointerfaces . p Os cientistas da ITMO University em São Petersburgo e ETH Zurich procuraram visualizar com segurança os tumores cancerígenos e os vasos sanguíneos danificados no coração e no cérebro. As nanopartículas que desenvolveram podem emitir luz visível sob excitação ultravioleta e azul, o que permite aos médicos usá-las como um agente de contraste para imagens de tecidos internos.

p A imagem de órgãos não é ilustrativa sem marcadores adequados, mas todas as substâncias opticamente ativas hoje utilizadas para este fim apresentam desvantagens significativas. Assim, os agentes orgânicos não funcionam universalmente e se desintegram rapidamente no corpo. E embora as nanopartículas semicondutoras chamadas de pontos quânticos tenham propriedades luminescentes únicas, por causa de seu efeito perigoso em um paciente vivo, essas partículas podem ser usadas apenas in vitro.

p De acordo com cientistas da ITMO, os marcadores que desenvolveram estão livres dessas desvantagens e podem substituir os pontos quânticos no futuro. As novas nanopartículas são compostas de óxido de háfnio dopado com íons de terras raras európio e térbio. Apresentam propriedades altamente luminescentes e o óxido de háfnio atua como uma matriz transparente que garante sua biossegurança e os mantém brilhantes.

p O óxido de háfnio é bioinerte; em 2015, o FDA incluiu esta substância em uma lista de óxidos que são aprovados para uso interno. Algumas formas de óxidos de ferro e alumínio também são permitidas para injeção intravenosa. Mas, ao contrário do háfnio, eles absorvem muita luz e enfraquecem a luminescência.

p Além disso, háfnio e metais de terras raras têm átomos de tamanho semelhante, assim, os químicos conseguiram manter a estrutura de óxido de cristal organizada ao substituir uma parte dos íons de háfnio pelos elementos de terras raras. Isso permitiu que os cientistas dessem as propriedades ópticas necessárias às nanopartículas, ao mesmo tempo em que evita a sedimentação em fluidos biológicos de pH neutro.

p A sedimentação de partículas pode se acumular e bloquear os vasos sanguíneos. "Não poderíamos cobrir as nanopartículas com um estabilizador, porque reduziria o rendimento quântico, "diz Aleksandra Furasova, o primeiro autor do artigo. "É por isso que dopamos óxido de háfnio com íons de metais de terras raras. Em primeiro lugar, eles carregaram a superfície das partículas que as estabilizaram em fluidos biológicos. Em segundo lugar, apresentando diferentes terras raras, aprendemos a mudar o espectro de luminescência. Por exemplo, partículas com térbio emitem verde, enquanto as partículas com európio emitem vermelho. Isso será útil para resolver tarefas específicas. "

p Os elementos de terras raras têm um nível definido de toxicidade. Assim, os químicos adicionaram grandes quantidades das partículas às amostras de plasma sanguíneo e ao meio com células cultivadas. Descobriu-se que as partículas são estáveis ​​no sangue e não mudam sua consistência; devido à capacidade dos íons de terras raras de serem fortemente ligados ao óxido, eles não prejudicam as células.

p Anna Fakhardo, um pesquisador SCAMT, adiciona, "Por três dias, observamos o ciclo de vida de fibroblastos pulmonares cultivados e células-tronco mesenquimais e não notamos nenhum efeito tóxico causado por nanopartículas puras ou dopadas de óxido de háfnio. Isso é, eles podem ser potencialmente aplicados na medicina. "

p No futuro, os cientistas vão usar nanopartículas de óxido de háfnio não apenas para imagens, mas para terapia de tumor. Sob os raios X, átomos de háfnio e metais de terras raras, como todos os elementos pesados, ionizam moléculas de água que se tornam os chamados radicais livres e começam a matar células vizinhas. Este método de tratamento do câncer não pode competir com o preço da quimioterapia, mas é suposto ser menos prejudicial porque permite o tratamento de tumores localmente, até mesmo no cérebro.