Luz na braquiterapia: produção de nanopartículas com laser começa a ser estudada no IPEN/CNEN
Pioneiro no desenvolvimento e produção de fontes para braquiterapia, Instituto pretende oferecer nanofonte mais 'limpa' obtida via ablação por laser de pulsos ultracurtos.
"O desafio, agora, é reduzir essas nanopartículas para um tamanho inferior a 25nm. O doutorado do Noé consiste justamente em estudar todos os parâmetros ideais para a produção de nanopartículas com laser de femtossegundos. Embora nanopartículas possam ser produzidas através do método de redução química, as superfícies destas são comumente contaminadas com subprodutos da reação, podendo interferir na aplicação final desses nanomateriais. O laser é um meio de produção muito limpo porque utiliza somente a luz e o material que você ablaciona”, afirma Raele.
Ablação a laser é o processo de remoção de material de uma superfície sólida a partir de sua irradiação com um feixe laser. Na pesquisa de Machado, a técnica emprega pulsos de femtossegundos para realizar ablação de um alvo sólido de ouro imerso em um meio líquido, promovendo a formação das nanopartículas. Uma grande vantagem de não contaminar a superfície das nanopartículas, segundo o doutorando, é em relação a toxicidade, o que as tornam viáveis para diversas aplicações biológicas.
"Um diferencial ainda mais específico é a utilização de laser de pulsos ultracurtos que, diferentemente dos lasers de pulsos mais longos, muito utilizados para produção de nanopartículas, não produz efeitos térmicos importantes que alteram a estrutura do material ablacionado e produzem aglomerados líquidos que se solidificam no meio aquoso gerando uma grande dispersão de tamanhos”, explica Rossi.
A contaminação da superfície das nanopartículas, que geralmente é ocasionada pelo método químico, é onerosa em relação aos procedimentos para estabilização e funcionalização. Estabilização é o processo no qual as superfícies das nanopartículas são revestidas com um determinado material, a fim de que não haja aglomeração ao longo do tempo.
Quanto à funcionalização, algumas moléculas são ligadas aos nanomateriais já estáveis, para que assim as nanopartículas passem a ter afinidade e se liguem quimicamente com as células tumorais. Ambas as etapas são cruciais no desenvolvimento de um produto destinado à nanobraquiterapia e assim se destaca a necessidade de produção de nanopartículas livres de quaisquer contaminantes.
Em síntese, os experimentos buscam compreender e controlar os fenômenos que ocorrem na interação da radiação laser de femtossegundos com o metal, no caso o ouro, para então poder obter nanopartículas com dimensão e distribuição de tamanho conforme desejado. Determinar quais os parâmetros importantes de irradiação com o laser para obtenção de nanopartículas em uma faixa de tamanho ideal para aplicações em nanobraquiterapia é objetivo do estudo, de acordo com Rossi e Raele, orientadores da pesquisa.
Tratamento de câncer é a meta
A braquiterapia é um tipo de radioterapia na qual um material radioativo é inserido dentro ou próximo ao órgão a ser tratado. Para isso, são utilizadas fontes radioativas específicas, pequenas e de diferentes formas. O prefixo "braqui” vem do grego e se refere à curta distância. A vantagem dessa técnica, se comparada ao tratamento convencional – radioterapia externa, é que preserva os tecidos sadios que se encontram entre a saída do feixe de radiação e o alvo (tumor).
O IPEN/CNEN é o pioneiro, no Brasil, no desenvolvimento e produção de fontes para braquiterapia. O Laboratório de Produção de Fontes Radioativas para Radioterapia, do Centro de Tecnologia das Radiações (CETER), coordenado por Maria Elisa Chuery Rostelato, vem desenvolvendo pesquisas com sementes de iodo-125 para tratamento de câncer de próstata e como localizador alvo para cirurgia de mama, reduzindo os riscos de morbidade e também os custos para os sistemas de saúde no país.
A nanobraquiterapia, uma espécie de "evolução” da braquiterapia, é a aposta do IPEN/CNEN para se tornar liderança nacional nessa área e, quem sabe, internacional, considerando-se que há apenas mais dois institutos trabalhando nessa linha de pesquisa no mundo. O grupo coordenado por Rostelado já produziu nanopartículas radioativas pelo método químico e as funcionalizou, para que não se agreguem de novo. O próximo passo é saber se, na escala nano, ele conserva suas propriedades, o que será possível com a caraterização do material.
Por enquanto, a pesquisa está utilizando apenas isótopos do ouro. O método "mais limpo”, utilizando laser de femtossegundos, seria o "diferencial” das nanopartículas produzidas no IPEN/CNEN. Machado ressalta a importância da colaboração entre o Centro de Laser e o Centro de Tecnologia das Radiações para o alcance dos objetivos. "Nossa expectativa é a geração de um resultado com aplicação social, no caso, um produto. A doutora Rostelato, referência na área de braquiterapia, também vai muito por esse caminho”, diz o doutorando.
Os próximos experimentos serão focados na redução das nanoparticulas de 110mn para ¼ disso, ou seja, 25mn. O que espera-se obter por meio do controle do tipo de interação da radiação laser com a matéria, principalmente através do ajuste adequado da intensidade do pulso laser. Existem poucos grupos no mundo realizando pesquisas em nanobraquiterapia, e, quando se fala em utilizar laser de femtossegundos para aprimorar essas nanopartículas, são menos ainda. Ou seja, mais uma vez o IPEN/CNEN sai na frente. O que vai dizer se essa potencial nanofonte radioativa tem eficácia no tratamento de tecidos lesionados são os testes in vitro e in vivo. Para isso, o material precisa passar pelo crivo da caracterização.
"Em relação aos tipos tumorais, é tudo muito novo. Imagino que seja uma possibilidade de tratamento para ampla gama de tumores, porém, ainda não há os estudos referentes à parte biológica, os testes in vitro e in vivo ainda não começaram no IPEN, estamos na fase de aprender e aprimorar a produção das nanopartículas. O mais importante, no nosso caso, é poder oferecer um método alternativo, a ablação por laser de femtossegundos, sem utilização de material químico que eventualmente possa afetar a aplicação final”, concluiu Machado.
"A parceria entre o Centro de Laser e o Centro de Tecnologia das Radiações permitirá produzir uma nanopartícula de ouro pura, que facilitará as outras etapas de produção das nanofontes. Espera-se, no futuro, aplicar estas fontes no tratamento de câncer para minorar o sofrimento dos pacientes", afirmou Rostelato.
Sobre os pesquisadores
Wagner de Rossi é físico, com doutorado em Tencologia Nuclear pelo IPEN/USP. Atua em duas linhas principais de pesquisa: utilização de feixes laser para desenvolvimento de aplicativos de uso industrial – obtenção de novos produtos ou processos utilizando laser ou melhoria de processos convencionais já utilizados e desenvolvimento de lasers e dispositivos para aplicações médicas e odontológicas. Atualmente, é gerente do Centro de Lasers e Aplicações.
Marcus Paulo Raele é físico, com doutorado em Física pela Universidade de São Paulo (USP). Seu foco de pesquisa é descontaminação de rejeitos radioativos via ablação laser.
Noé Machado é engenheiro físico, mestre em Tecnologia Nuclear pelo IPEN/USP. Doutorando pelo mesmo programa, desenvolve pesquisa na área de produção de nanopartículas via técnica de ablação com laser de femtossegundos.
Maria Elisa Chuery Martins Rostelato é física, com doutorado em Tencologia Nuclear pelo IPEN/USP. É pioneira no Brasil no que se refere à produção de fontes para braquiterapia, sementes de iodo-125, fios de irídio-192, fontes para tratamento de câncer, nanofontes radioativas e dosimetria para braquiterapia. Também é vice coordenadora do curso de pós-graduação de Tecnologia das Radiações em Ciências da Saúde do IPEN/CNEN.
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Assessoria de Comunicação
