Esquema da síntese e estrutura das nanopartículas. Na última etapa da modificação da superfície são adicionados fotossensibilizadores para implementar a terapia fotodinâmica, assim como moléculas que visam o tumor. Na extrema direita, o funcionamento da nanopartícula é representado. Ele mostra o princípio da imagem de luminescência de conversão ascendente (UCL) sob irradiação de luz NIR, bem como a combinação sinérgica ativada por raios-X de radioterapia e terapia fotodinâmica, monitorada com imagem de luminescência vermelha. Crédito:UVA/HIMS
Os pesquisadores Dr. Yansong Feng e Prof. Hong Zhang do Instituto Van 't Hoff de Ciências Moleculares da Universidade de Amsterdã (UvA) projetaram e sintetizaram novas nanopartículas multifuncionais e multicamadas que permitem uma combinação de radioterapia e terapia fotodinâmica para tecido canceroso profundo. Uma avaliação pré-clínica inicial das partículas demonstrou seu potencial terapêutico. Uma patente está pendente e a universidade está agora buscando parceiros para desenvolvimento ou licenciamento.
A novidade das nanopartículas é que elas permitem combinar radioterapia e terapia fotodinâmica usando apenas raios-X. As partículas também facilitam a imagem do tecido profundo, permitindo o direcionamento guiado por imagem da terapia combinada.
Terapia combinada Na terapia fotodinâmica, a luz visível é usada para ativar fotossensibilizadores que liberam espécies radicais de oxigênio para destruir as células cancerígenas. Ele ataca diferentes partes de uma célula cancerosa em comparação com a radioterapia convencional usando raios-X. O uso combinado de ambas as terapias aumenta a destruição do tecido tumoral e muitas vezes reduz a dose necessária de raios-X. No entanto, como a terapia fotodinâmica é desencadeada pela luz, é difícil usá-la para tratar o tecido canceroso localizado nas profundezas do corpo. Para isso é necessário um procedimento invasivo, como a endoscopia usando uma fibra óptica. Com raios-X não há esse problema. Eles penetram facilmente no corpo e são focados de tal forma que podem fazer seu trabalho devastador no local do tumor.
Ao projetar nanopartículas capazes de emitir luz visível por radiação com raios-X, os pesquisadores da UvA descobriram agora uma maneira de aplicar a terapia fotodinâmica em locais profundos sem procedimentos invasivos. As partículas foram desenvolvidas durante o doutorado. pesquisa do Dr. Yansong Feng, supervisionado pelo Prof. Hong Zhang no grupo de pesquisa de Fotônica Molecular da UvA.
Impressão artística da aplicação de uma nanopartícula multicamada de 20 nanômetros para terapia de tecido canceroso profundo. Quando injetadas no corpo, as partículas se fixam no local do tumor e auxiliam na localização e na terapia. Crédito:Universidade de Amsterdã
Segmentação guiada por imagem A nanopartícula consiste em um núcleo cercado por duas camadas externas. A camada mais externa é capaz de cintilação – um processo que converte os raios X em luz visível e, assim, permite a terapia fotodinâmica em qualquer local acessível pela radioterapia. A segunda camada é uma camada tampão que isola energeticamente a camada cintilante do núcleo de nanopartículas. No próprio núcleo, os pesquisadores implementaram outro importante recurso de aprimoramento da terapia. É capaz de luminescência de conversão ascendente, o que significa que pode alterar a frequência da luz. Os pesquisadores ajustaram a conversão ascendente de tal forma que a nanopartícula emite uma luz vermelha visível após a iluminação com radiação infravermelha próxima (NIR) ou raios-X. Desta forma, eles efetivamente trouxeram a possibilidade de terapia guiada por imagem. Na iluminação com NIR, que tem uma profundidade de penetração relativamente longa, as partículas acendem em uma cor vermelha forte e, assim, revelam a localização do tumor. O núcleo continua a emitir luz vermelha durante a radioterapia usando raios-X, embora em menor intensidade. A luz vermelha emitida não interfere na terapia fotodinâmica.
Resultados de testes de supressão tumoral em camundongos. As duas linhas acima indicam a importância do raio-X nesta abordagem, pois não há efeitos óbvios de supressão tumoral nem com a injeção da solução de nanopartículas ou com uma solução salina tamponada com fosfato inofensiva. As duas linhas na parte inferior indicam a eficácia das nanopartículas:quando expostas aos raios X, resultam em um volume tumoral consideravelmente reduzido em comparação ao grupo injetado com a solução tampão. Crédito:UVA/HIMS
Avaliação pré-clínica positiva Como prova de princípio, os pesquisadores estudaram o desempenho das nanopartículas em estudos de tratamento do câncer com culturas de células (in vitro) e camundongos (in vivo). Isso forneceu uma indicação clara da segurança e potencial terapêutico das partículas.
Em cooperação com o Innovation Exchange Amsterdam (IXA, o escritório de transferência de tecnologia da universidade), os pesquisadores estão agora procurando por licenciados e/ou parceiros para desenvolver ainda mais essa nova abordagem em uma aplicação comercialmente viável, que incluiria a conclusão de ensaios pré-clínicos e entrada adicional em ensaios clínicos completos. Isso seria fundamental para estabelecer a segurança das nanopartículas, sua facilidade de uso, seu desempenho durante a terapia e a eficácia geral de sua aplicação.
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