Nanopartículas que emitem luz – parte III

É incrível como um assunto puxa o outro. Começamos discutindo um experimento de fotoquímica que vi no Museu de Ciência e Tecnologia da PUC-RS e terminamos falando em quantum dots e suas aplicações no diagnóstico de doenças. No entanto, se você é atento reparou que os estudos sobre aplicação de quantum dots na área médica tratados no último post foram feitos in vitro – ou seja, com o material biológico isolado do seu “dono”. Pois hoje trago estudos sobre a aplicação de quantum dots in vivo.

Pode não parecer, mas estudos in vivo envolvendo quantum dots são coisa rara e por isso justificam esse post à parte. Há certas controvérsias sobre o assunto que talvez expliquem essa escassez de estudos:

I. Os complexos de quantum dots podem causar reações alérgicas perigosas.
II. Os materiais usados na sua composição podem ser tóxicos.
III. O tamanho dos complexos de quantum dots é superior ao necessário para a eliminação pelos rins – isso faz com que eles sejam eliminados pelo fígado, que é particularmente sensível à toxicidade do cádmio (um dos elementos mais comuns na fabricação de quantum dots).

Ainda há muitos testes a se fazer antes de considerar os quantum dots passíveis de uso em larga escala para diagnóstico in vivo. E eles precisam ser feitos, porque a idéia é boa. Um exemplo é um estudo publicado no PNAS em 2002. Os autores avaliaram a possibilidade de direcionar quantum dots para um alvo específico no organismo in vivo. Para isso, quantum dots de seleneto de cádmio recoberto com sulfeto de zinco foram revestidos com três diferentes peptídeos e injetados em camundongos. Um dos três peptídeos levou os quantum dots aos pulmões de camundongos em maior quantidade que em outros locais do organismo. Os outros dois peptídeos direcionaram os quantum dots a sítios vasculares contendo tumores (tais como veias sanguíneas e rede linfática). No entanto, além desses alvos, os quantum dots também se acumularam no fígado e no baço dos animais devido à captura pelo sistema monocítico fagocitário, que é responsável por eliminar qualquer corpo estranho que se introduza no organismo. Uma forma de “enganar” o sistema monocítico fagocitário é revestir a nanopartícula com PEG (olha aí novamente os aviões Stealth do nanobiomundo!). O revestimento com PEG reduziu bastante o acúmulo dos quantum dots no fígado e baço sem alterar o acúmulo nos sítios-alvo desejados.

(fonte: Akerman e col., 2002)

A injeção de marcadores radioativos (como tecnécio-99m) e corante azul permite a detecção do primeiro gânglio do sistema linfático que drena um tumor, o qual é conhecido como linfonodo sentinela. Essa técnica de análise do linfonodo sentinela é muito utilizada em casos de melanoma, câncer de colon e câncer de mama e permite identificar, já na própria sala cirúrgica, se a base linfática mais próxima do tumor foi ou não acometida por metástase. Isso evita que toda a base linfática em questão seja retirada desnecessariamente. Pesquisadores dos Estados Unidos e Coréia demonstraram que quantum dots com emissão de radiação na faixa do infravermelho podem ser uma alternativa vantajosa aos tradicionais marcadores de linfonodo sentinela. O teste foi feito em camundongos e em porcos. O uso de quantum dots minimizou o tamanho do corte na pele para encontrar o linfonodo porque a emissão de radiação infravermelha resultou em uma imagem em tempo real antes do corte ser feito, a qual foi utilizada pelo cirurgião como um guia (não coloquei a imagem aqui em respeito às pessoas mais sensíveis, mas quem tiver interesse em ver a fluorescência no infravermelho em porcos in vivo, clique aqui). Já os tradicionais marcadores radioativos são detectados através de um gama-probe, que dá um sinal sonoro, e o corante azul é visualizado apenas após o corte. Outra vantagem apontada pelo estudo foi que, após a retirada do linfonodo, o cirurgião pôde inspecionar o local da cirurgia com alta sensibilidade para se assegurar de que todo o tecido linfático marcado foi retirado do organismo. Além disso, foi mais fácil para o patologista identificar o linfonodo sentinela dentro do tecido linfático removido. Por fim, o tamanho ótimo dos quantum dots fez com que eles não fluíssem para além da região do linfonodo sentinela.

Embora o assunto possa render ainda muitos posts por ser bastante amplo, encerro por aqui essa trilogia sobre o uso de quantum dots na área médica. Provavelmente ainda falarei deles no futuro. Obrigada por ter me acompanhado até aqui.

Abraços quânticos!

Referências:

Jamieson, T., Bakhshi, R., Petrova, D., Pocock, R., Imani, M., & Seifalian, A. (2007). Biological applications of quantum dots Biomaterials, 28 (31), 4717-4732 DOI: 10.1016/j.biomaterials.2007.07.014

Akerman, M. (2002). Nanocrystal targeting in vivo Proceedings of the National Academy of Sciences, 99 (20), 12617-12621 DOI: 10.1073/pnas.152463399

Kim, S., Lim, Y., Soltesz, E., De Grand, A., Lee, J., Nakayama, A., Parker, J., Mihaljevic, T., Laurence, R., Dor, D., Cohn, L., Bawendi, M., & Frangioni, J. (2003). Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping Nature Biotechnology, 22 (1), 93-97 DOI: 10.1038/nbt920

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