O pigmento escuro da pele, melanina, protege contra os raios nocivos do sol, absorvendo a energia da luz e convertendo-a em calor. Isso pode torná-lo uma ferramenta muito eficaz no diagnóstico e tratamento de tumores, conforme demonstrado por uma equipe da Universidade Técnica de Munique (TUM) e Helmholtz Zentrum München. Os cientistas criaram nanopartículas derivadas de membrana celular carregadas de melanina, que melhorou a imagem do tumor em um modelo animal, ao mesmo tempo que retardava o crescimento do tumor.

As nanopartículas são consideradas uma arma promissora no combate aos tumores devido ao fato de que o tecido tumoral as absorve mais prontamente do que as células saudáveis, pois seu sistema vascular é mais permeável. Um bom exemplo é fornecido por vesículas de membrana externa (OMVs), que são basicamente pequenas bolhas rodeadas por membrana bacteriana. Essas partículas de 20 a 200 nanômetros são de interesse porque são biocompatíveis, biodegradável e pode ser facilmente e barato produzido em bactérias, mesmo em grandes volumes. Uma vez carregado com agentes ativos medicinais, eles são fáceis de administrar.

Nanopartículas carregando uma carga preta

O enorme potencial das OMVs no diagnóstico e tratamento de tumores foi demonstrado pelo Prof. Vasilis Ntziachristos, Professor de Imagem Biológica na TUM, e sua equipe. Seu trabalho baseia-se nas propriedades características dos OMVs e da melanina.

Dr. Vipul Gujrati, primeiro autor do estudo, explica o princípio:"A melanina absorve luz muito rapidamente - mesmo no espectro infravermelho. Usamos essa luz em nossa técnica de imagem optoacústica para diagnóstico de tumor. Ela converte simultaneamente essa energia absorvida em calor, que é então emitida. O calor também é uma forma de combater tumores - outros pesquisadores estão explorando esse método em ensaios clínicos. "

Optoacústica, um método que foi significativamente avançado por Ntziachristos, combina os benefícios da imagem ótica e da tecnologia de ultrassom. Pulsos de laser fracos aquecem suavemente o tecido, fazendo com que ele se expanda brevemente. Os sinais de ultrassom são produzidos quando o tecido se contrai novamente à medida que esfria. Os sinais medidos variam dependendo do tipo de tecido. Os cientistas os gravam com detectores especiais e os "traduzem" em imagens tridimensionais. Moléculas de sensores ou sondas (como OMVs) podem melhorar ainda mais a especificidade e a precisão da técnica.

O acúmulo de calor reduz o crescimento do tumor

Os cientistas inicialmente tiveram que superar um problema específico da melanina:ela não é muito solúvel em água e, portanto, difícil de administrar. É aqui que os OMVs entram em jogo. Os pesquisadores criaram bactérias de maneira que produzissem melanina e a armazenassem em suas nanopartículas derivadas de membrana. Eles então testaram as nanopartículas pretas em camundongos que tinham tumores na região lombar. As partículas foram injetadas diretamente no tumor, que foi animado com pulsos de laser infravermelho como parte do procedimento optoacústico.

OMVs provaram ser sondas de sensor adequadas para esta técnica de diagnóstico porque forneceram nítidas, imagens de alto contraste do tumor. Eles também são adequados para abordagens de terapia fototérmica, onde o tecido tumoral é aquecido com pulsos de laser mais fortes para matar as células cancerosas. A melanina nas nanopartículas fez com que a temperatura do tecido tumoral subisse de 37 ° C para até 56 ° C. Os tumores controle sem melanina atingiram apenas a temperatura máxima de 39 ° C. Nos dez dias após o tratamento, os tumores cresceram a uma taxa significativamente mais lenta do que aqueles no grupo de controle que não recebeu OMVs de melanina. Este efeito de calor foi amplificado por outro efeito positivo das partículas:ao causar uma leve inflamação não específica no tecido tumoral, o sistema imunológico foi acionado para atacar o tumor.

"Nossas nanopartículas de melanina se encaixam no novo campo médico da teranóstica - onde terapia e diagnóstico são combinados. Isso as torna uma opção altamente interessante para uso na prática clínica, "diz Ntziachristos. Os cientistas irão agora desenvolver ainda mais seus OMVs para colocá-los em uso clínico no futuro.