Para diagnosticar e tratar doenças com precisão, médicos e pesquisadores precisam ver o interior dos corpos. As ferramentas de imagens médicas percorreram um longo caminho desde o humilde raio-X, mas a maioria das ferramentas existentes permanece muito grosseira para quantificar números ou tipos específicos de células dentro dos tecidos profundos do corpo.
Os pontos quânticos podem fazer isso, de acordo com uma nova pesquisa em ratos da Universidade de Illinois.

"Os pontos quânticos podem medir coisas no corpo que são muito, muito dinâmicas e complicadas e que não podemos ver atualmente. Eles nos dão a capacidade de contar células, detectar suas localizações exatas e observar mudanças ao longo do tempo. Acho que é realmente um grande avanço", diz Andrew Smith, professor do Departamento de Bioengenharia da U of I e coautor do ACS Nano estudar.

Os pontos quânticos são nanopartículas cultivadas em laboratório - com apenas algumas centenas de átomos de tamanho - com propriedades ópticas especiais detectáveis ​​por microscopia padrão, tomografia (por exemplo, scanners PET/CT) e imagens de fluorescência. Dependendo de seu tamanho e composição, bioengenheiros como Smith podem fazê-los brilhar em cores específicas e emitir luz no espectro infravermelho.

"Emitir luz no infravermelho é raro. Muito pouca luz é emitida pelos tecidos no infravermelho, então, se você colocá-los no corpo, eles parecem muito brilhantes. Podemos ver profundamente no corpo e podemos medir as coisas com mais precisão do que poderíamos. usando tecnologia na faixa visível", diz Smith.

No ACS Nano estudo, Smith e seus colegas deixaram pontos quânticos soltos em macrófagos.

Quando nossos corpos precisam engolir patógenos ou limpar detritos celulares, os macrófagos entram em ação. Um de seus trabalhos é iniciar a inflamação, tornando o ambiente inóspito para micróbios nocivos. Mas às vezes eles fazem esse trabalho muito bem. Dependendo do tecido em que estão, a inflamação crônica devido à atividade dos macrófagos pode levar a diabetes, problemas cardiovasculares, câncer e muito mais.

A equipe da U de I estava particularmente interessada em macrófagos na gordura ou tecido adiposo.

"Com ganho de peso e obesidade, sabe-se que o número de macrófagos aumenta no tecido adiposo e tende a mudar para um fenótipo inflamatório, o que contribui para o desenvolvimento de resistência à insulina e síndrome metabólica. O número e a localização dos macrófagos no tecido adiposo são pouco descritos, especialmente in vivo", diz Kelly Swanson, professora dotada da Kraft Heinz Company em Nutrição Humana no Departamento de Ciências Animais da U of I e coautora do estudo.

"Os pontos quânticos que nosso grupo desenvolveu permitem uma melhor quantificação e caracterização das células presentes no tecido adiposo e sua distribuição espacial", acrescenta.

A equipe criou pontos quânticos revestidos com dextrano, uma molécula de açúcar que também tem como alvo os macrófagos no tecido adiposo. Como prova de conceito, eles injetaram esses pontos quânticos em camundongos obesos e compararam os resultados de imagem com o dextrano sozinho, o padrão atual para macrófagos de imagem.

Os pontos quânticos superaram o dextrano sozinho em todas as plataformas de imagem, incluindo técnicas ópticas simples.

"Os pontos quânticos emitem uma enorme quantidade de luz, dando-nos a capacidade de medir tipos específicos de células em maior grau e identificar onde estão", diz Smith. "Esse grau de emissão de luz permite o uso de técnicas ópticas, que são muito mais acessíveis do que outras tecnologias de imagem. Em comparação com os scanners de ressonância magnética e PET, são instrumentos baratos que podem ser colocados em uma clínica pequena. Todo mundo poderia ter um."

Embora os pontos quânticos ainda não tenham sido usados ​​em humanos, Swanson vê um futuro no qual uma tecnologia óptica simples como o ultrassom poderia ser usada para diagnosticar e rastrear de forma não invasiva macrófagos inflamatórios em pacientes com excesso de peso.

"Pode haver um dispositivo como um ultra-som onde você escaneia alguém, e mesmo que o peso de um paciente não tenha mudado, um médico pode dizer se os tipos de células estão mudando. Mais células inflamatórias podem prever a resistência à insulina e outros problemas", diz ele. . "É por isso que estou interessado nele, por suas propriedades diagnósticas."

Os pontos quânticos não são usados ​​em humanos porque normalmente são feitos com metais pesados, como cádmio e mercúrio, e os cientistas ainda não descobriram como são metabolizados e removidos do corpo. Smith e sua equipe estão trabalhando em pontos quânticos feitos com elementos mais seguros, mas até então eles continuam sendo uma ferramenta de pesquisa inestimável. Por exemplo, seu longo tempo de circulação – nove vezes maior que o dextrano no estudo atual – poderia dar aos diagnosticadores uma maneira de ir além de um instantâneo no tempo.

"Há um enorme nível de variabilidade de macrófagos mesmo ao longo de um dia. O tecido adiposo pode ter um número muito alto no meio do dia, e depois cai muito", diz Smith. “Em estudos com animais, podemos sacrificar animais no início e no final de um dia para estudar a tendência, mas com pontos quânticos, talvez não precisemos fazer isso. Você pode rastrear um animal ao longo do tempo para ver sua progressão.

"Os pontos quânticos oferecem uma quantidade enorme de valor em estudos com animais. Portanto, mesmo que os pontos quânticos não cheguem aos humanos, se nunca encontrarmos uma maneira de torná-los não tóxicos, o valor ainda é muito grande." + Explorar mais

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