Uma equipe de cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), em colaboração com pesquisadores da Monash University Australia, conseguiu aumentar significativamente a estabilidade e biocompatibilidade de nanopartículas transdutoras de luz especiais. A equipe desenvolveu as chamadas nanopartículas de "conversão ascendente" que não apenas convertem a luz infravermelha em luz ultravioleta visível, mas também são solúveis em água, permanecem estáveis ​​em fluidos corporais complexos, como soro sanguíneo, e pode ser usado para armazenar medicamentos. Eles criaram uma ferramenta que pode tornar a luta contra o câncer significativamente mais eficaz. Os pesquisadores publicaram recentemente seus resultados na revista Angewandte Chemie .

Nanopartículas são estruturas minúsculas, normalmente com menos de 100 nanômetros de tamanho, que é cerca de 500 a 1000 vezes menor do que a espessura de um cabelo humano. Esses materiais estão recebendo cada vez mais atenção para aplicações biomédicas. Se equipado com propriedades adequadas, eles podem alcançar quase todos os tecidos do corpo humano através da corrente sanguínea - transformando-se em sondas corporais perfeitas.

Já se sabe há alguns anos que a distribuição das nanopartículas no corpo é essencialmente determinada por seu tamanho e propriedades de superfície. A Dra. Tanmaya Joshi do Instituto de Pesquisa Radiofarmacêutica do Câncer do HZDR afirma:"Upconverting nanomateriais são de grande interesse para imagens biomédicas." "Quando estimulados com luz infravermelha, eles podem enviar um azul brilhante, verde, ou sinais vermelhos. Se conseguirmos navegar com essas nanossondas para tecidos doentes, pode ser particularmente útil para o diagnóstico de câncer, "o fotoquímico da equipe, Dr. Massimo Sgarzi, adicionado.

Contudo, esses conversores ascendentes de luz mostram baixa solubilidade em água ou fluidos de tecido - um recurso obrigatório antes que qualquer uso diagnóstico ou terapêutico possa ser imaginado. Para a equipe HZDR, isso não foi um obstáculo, mas sim um desafio:"Usamos uma mistura de polímero única para cobrir as partículas, "diz o Dr. Joshi, que ingressou na HZDR em 2017 da Monash University, como Humboldt Fellow. Adicionar esta capa protetora torna as nanopartículas transdutoras de luz biocompatíveis. O biólogo Dr. Kristof Zarschler acrescenta:"Os conversores ascendentes são agora solúveis em água e até têm uma carga de superfície neutra. Nossa pesquisa mostra que esta nova capa pode impedir quase completamente as próprias substâncias do corpo (presentes no soro do sangue) de se ligarem ao partículas. Em outras palavras, as nanopartículas agora parecem usar uma capa de invisibilidade. Esse, nós acreditamos, ajudará a evitar seu reconhecimento e eliminação por fagócitos do sistema imunológico. "

Para manter as novas nanossondas estáveis ​​por semanas em um ambiente biológico complexo, os cientistas vinculam fotoquimicamente os componentes da capa protetora uns com os outros:"Simplesmente irradiamos nossas nanopartículas com luz ultravioleta. Isso cria ligações adicionais entre os componentes moleculares que constituem a capa protetora - de maneira muito semelhante à costura das partes individuais do manto da invisibilidade com a ajuda da luz, "explica o aluno de doutorado, Anne Nsubuga. Ela acrescenta ainda, "Esta casca tem apenas alguns nanômetros de espessura, e pode até ser usado para esconder outras substâncias, por exemplo, drogas contra o câncer, que poderia ser posteriormente liberado no tumor e destruí-lo. "

Após esta descoberta, a equipe agora pretende validar seus resultados atuais em organismos vivos:"Para isso, primeiro temos que realizar experimentos estritamente regulamentados e eticamente aceitáveis ​​em animais. Somente quando nossa tecnologia de capa furtiva funciona sobre eles sem quaisquer efeitos colaterais, seu potencial médico será explorado em detalhes e sua aplicação nos pacientes pode ser considerada, "explica o líder do grupo, Dr. Holger Stephan, com cautela.