Nanobastões feitos de sulfeto de bismuto matam células tumorais com calor quando são irradiados com luz infravermelha (NIR). Cientistas chineses agora estão tornando essas armas mais poderosas, remodelando o estado de defeito da rede de cristal nanorod com a adição de nanopontos de ouro. Conforme relatado no jornal Angewandte Chemie , esta pode ser uma boa base para um tratamento fototérmico mais eficaz de tumores.

Na terapia fototérmica, um agente é introduzido em um tumor e, em seguida, a região é irradiada com luz NIR, um comprimento de onda que penetra profundamente no tecido sem causar danos. O agente absorve a luz NIR e a converte em calor. O superaquecimento local mata as células tumorais enquanto o tecido saudável é protegido. Idealmente, o agente fototérmico pode atuar simultaneamente como um agente de contraste para diagnóstico por imagem, como tomografia computadorizada (TC), que pode ser usado para localizar o tumor.

Nanomateriais feitos de sulfeto de bismuto semicondutor (Bi ₂ S ₃ ) são adequados para este trabalho. Pesquisadores que trabalham com Haiyuan Zhang na Academia Chinesa de Ciências (Changchun, Jilin, China) já puderam esclarecer os mecanismos que estão por trás das propriedades fototérmicas desses materiais. Com base nesse conhecimento, eles foram capazes de melhorar o desempenho fototérmico dos nanobastões de sulfeto de bismuto adicionando nanopontos de ouro à sua superfície.

Em termos simples, funciona assim:em semicondutores, a luz pode excitar elétrons carregados negativamente a tal ponto que eles saltam para um nível de energia mais alto chamado de banda de condução. Isso deixa para trás "buracos" carregados positivamente. A recombinação dos elétrons e lacunas libera energia, que é transferido para a rede cristalina, fazendo com que vibre. Essa energia vibracional é liberada no meio ambiente como calor. Certos defeitos, conhecidos como defeitos de nível profundo, na rede cristalina promovem este tipo de recombinação elétron-buraco.

Em bi ₂ S ₃ nanomateriais, que são sintetizados em um excesso de Bi e uma escassez de S, a rede terá locais com átomos de enxofre ausentes ou locais nos quais um Bi substitui um S. Ambos podem atuar como defeitos profundos. Aumentar o número de defeitos profundos ou aumentar a introdução de elétrons nesses defeitos profundos poderia aumentar a eficácia fototérmica de Bi ₂ S ₃ nanomateriais. É aqui que os átomos de ouro desempenham um papel. Os átomos de ouro ligam os átomos de enxofre e os mantêm fora de suas posições de rede. Isso resulta em mais defeitos. Além disso, os pontos de contato entre os Bi ₂ S ₃ e o ouro fornece aos elétrons excitados um nível de energia que lhes permite retornar mais facilmente ao nível de energia onde há erros de substituição, permitindo que os elétrons caiam mais facilmente na "armadilha" do defeito profundo.

Os nanobastões são muito visíveis como agentes de contraste em tomografias computadorizadas de tumores em camundongos, porque eles se agregam preferencialmente nas células tumorais. A inibição do crescimento do tumor com a versão de ouro dos nanobastões sob irradiação com NIR foi significativamente aumentada em relação aos nanobastões sem ouro. Após o tratamento de quatorze dias dos camundongos, alguns dos tumores desapareceram completamente. Nenhum efeito colateral tóxico ou dano foram observados no tecido circundante.