Efeito fotoelétrico pode potencializar a destruição de tumores via radioterapia.

Créditos: Mindy Takamiya / Universidade de Kyoto (iCeMS)

A radioterapia é um dos principais tratamentos oncológicos hoje disponíveis. No entanto, ela sofre com um problema de eficácia. Para que a irradiação de raios-X possa funcionar, é necessário que haja moléculas de oxigênio. Quando os raios-X chegam a interior da célula, eles induzem reações entre o oxigênio e o DNA que podem danificar o tumor, impedindo seu crescimento e multiplicação. Porém, na região central dos tumores, os níveis de oxigênio são baixos, devido à falta de vasos sanguíneos. 

Há anos, cientistas do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS), junto a colaboradores japoneses e americanos, tentam superar esse problema e encontrar maneirar mais diretas e eficazes de tratar o DNA de células de câncer empregando princípios da física quântica. Suas mais recentes descobertas foram publicadas dia 14 de julhos na revista Scientific Reports

Em trabalhos anteriores, os pesquisadores mostraram que nanopartículas carregadas de gadolínio podem matar células cancerosas quando irradiadas com 50,25 kiloelétrons volts de radiação síncrotron. Para realizar o estudo atual, eles projetaram nanopartículas orgânicas porosas contendo iodo. O iodo é mais barato do que o gadolínio e libera elétrons com níveis menores de energia.

No experimento, os pesquisadores dispersaram suas nanopartículas sobre estruturas esféricas de tecido que continham células cancerosas. As estruturas esferóides foram depois submetidas à irradiação por raios-X com intensidade de 33,2 keV durante 30 minutos. O iodo libera elétrons que rompem o DNA do tumor, levando à morte celular. O resultado foi a destruição completa dos tumores em três dias. Após fazerem experimentações sistemáticas nos níveis de energia, eles foram capazes de demonstrar que o efeito ideal de destruição do tumor ocorre com o raio-X de 33,2 keV.

“A exposição de um metal à luz leva à liberação de elétrons, um fenômeno chamado efeito fotoelétrico. Em 1905, Albert Einstein em 1905 anunciou o nascimento da física quântica ao explicar esse fenômeno”, disse o biólogo molecular do iCeMS Fuyuhiko Tamanoi, que liderou o estudo. “Nossa pesquisa fornece evidências que sugerem que é possível reproduzir esse efeito dentro das células cancerosas.”

Análises posteriores mostraram que as nanopartículas foram absorvidas pelas células tumorais. Com a quantidade certa de energia, o iodo liberou elétrons que causaram quebras na fita dupla no DNA nuclear e, assim provocaram a morte celular.

“Nosso estudo é um exemplo importante de como um fenômeno da física quântica pode ser empregado dentro de uma célula cancerosa”, disse Kotaro Matsumoto, co-autor do artigo.

“Parece que uma nuvem de elétrons de baixa energia é gerada perto do DNA. Isso causa danos difíceis de serem reparados e leva à morte da célula.”

Agora, a equipe buscará entender como os elétrons são liberados dos átomos de iodo após estes serem expostos aos raios-X. Além disso, os pesquisadores querem inserir o iodo dentro do DNA, para aumentar a sua eficácia, e testar as nanopartículas em modelos de câncer em ratos.

Fonte: SCIAM

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