Cristina Zavaleta, professor assistente do Departamento de Engenharia Biomédica da USC Viterbi em Los Angeles, acaba de desenvolver novos agentes de contraste de imagem com sua equipe usando corantes comuns, como tinta de tatuagem e corante alimentar. Quando esses corantes são ligados a nanopartículas, eles podem iluminar tumores, permitindo aos profissionais médicos diferenciar melhor entre células tumorais e células normalmente adjacentes e detectar o câncer. O trabalho foi publicado na Biomaterials Science.
A importância do diagnóstico
La diagnóstico precocemente é fundamental para que os pacientes tenham os melhores resultados possíveis do câncer; uma doença que afetará mais de 38% dos americanos em algum momento de suas vidas.
No entanto, a detecção é um desafio sem bons agentes de imagem; materiais de contraste que, quando injetados em pacientes, permitem que imagens como ressonância magnética e tomografia computadorizada funcionem com sensibilidade e especificidade aprimoradas, permitindo que profissionais médicos detectem e diagnostiquem o câncer com precisão, e cirurgiões identifiquem margens exatas de tumores.
“Por exemplo, se o problema for câncer de cólon, isso é detectado por endoscopia”, ele disse Zavaleta. “Mas um endoscópio é literalmente apenas uma lanterna na ponta de um bastão, por isso só fornecerá informações sobre a estrutura do cólon – você pode ver um pólipo e saber que precisa fazer uma biópsia. Se pudéssemos fornecer ferramentas de imagem para ajudar os médicos a ver se aquele pólipo específico é canceroso ou apenas benigno, muitas vezes nem precisaríamos intervir”, disse ele.
Como funciona o sistema
Nanopartículas iluminadas movem-se através de um vaso sanguíneo para detectar câncer. Os corantes foram incorporados às nanopartículas para permitir um contraste de imagem mais preciso na identificação de células cancerígenas. Para conseguir isso, a equipe descobriu uma fonte única de agentes de contraste óptico a partir de corantes domésticos e pigmentos corantes que encontramos rotineiramente. Essas “tintas ópticas” podem ser aplicadas a nanopartículas específicas para melhorar a detecção e localização do câncer.
Os corantes e pigmentos eram derivados de corantes comuns.
A ideia? Veio da Pixar
Para Zavaleta, a inspiração veio de um lugar inusitado: uma aula de animação com artistas da Pixar em Emeryville, Califórnia, sede do famoso estúdio de animação. Zavaleta, que adora arte e animação, disse que ficou intrigada com as tintas e tintas que os artistas trouxeram para a sala de aula. “Eu estava pensando em como essas tintas com alto teor de pigmentos, como aquarelas de guache, eram brilhantes de uma forma que eu nunca tinha visto antes, e me perguntei se elas tinham propriedades ópticas interessantes”, disse Zavaleta.
A ideia a levou a um tatuador nas proximidades de São Francisco, Adão Céu, outro artesão que trabalha com tintas brilhantes.
Lembro-me de trazer uma placa de 96 poços e ele borrifou tinta de tatuagem em cada um dos poços. Então, levei as tintas para nosso scanner Raman (usado para detectar com sensibilidade nanopartículas direcionadas a tumores) e descobri essas impressões digitais espectrais verdadeiramente incríveis que poderíamos usar para codificar nossas nanopartículas. Foi ótimo.
Cristina Zavaleta, USC Viterbi-Los Angeles
Os desafios a serem enfrentados na detecção do câncer
Um dos desafios de segurança da imagem de nanopartículas é que muitas vezes elas podem ter retenção prolongada em órgãos como o fígado e o baço. Devido a estas preocupações de segurança, é fundamental considerar nanomateriais biodegradáveis. Atualmente existe uma quantidade limitada de agentes de contraste óptico aprovados para uso clínico.
Com isto em mente, a equipe de Zavaleta considerou corantes alimentares comuns que poderiam ser usados para nanopartículas, como corantes encontrados em doces coloridos como Skittles e M&M's. Esses produtos alimentícios de cores vivas que os humanos consomem rotineiramente foram considerados seguros para consumo humano pelo FDA.
“Pensamos: vamos dar uma olhada em alguns dos corantes farmacêuticos, cosméticos e alimentícios aprovados pela FDA que existem e ver quais são as propriedades ópticas desses corantes”, disse Zavaleta. “E foi aí que descobrimos que muitos desses corantes aprovados pela FDA têm propriedades ópticas interessantes que poderíamos explorar para imagens.”
A equipe desenvolveu uma nanopartícula que transportará esses agentes de imagem altamente pigmentados como uma “carga útil” para detectar o câncer. Zavaleta disse que as partículas têm um tamanho específico. Isso permite que alguns deles penetrem passivamente nas áreas tumorais. Outros, devidamente escolhidos, serão retidos devido ao seu tamanho.
A nanopartícula também pode ser “decorada” com uma carga útil maior de corante do que os agentes de imagem anteriores. Isso levará a um sinal mais brilhante e eficaz na detecção do câncer. “Se você encapsular um monte de corantes em uma nanopartícula, poderá vê-la melhor porque será mais brilhante”, disse Zavaleta.
