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Novo método usa calor produzido pela luz no tratamento do câncer

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Técnica desenvolvida na USP de São Carlos usa luz infravermelha para induzir a morte de células cancerosas por hipertermia

O calor gerado pela luz induz a morte das células tumorais (Jonathan Pow/Getty Images)

Um método otimizado para o tratamento de tumores baseado no uso do calor produzido pela luz (fototermia) foi desenvolvido por pesquisadores do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia (GNano) do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP).

A técnica consiste em usar nanocápsulas feitas com membranas obtidas de células cancerosas para transportar antitumorais e materiais fotoativos (ativados pela luz) em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro) até um tumor. Ao serem irradiadas por luz infravermelha, as nanocápsulas de membrana se rompem e liberam o material presente em seu interior. O calor gerado pela luz promove o aquecimento do material fotoativo, induzindo a morte das células tumorais por hipertermia.

O trabalho foi desenvolvido durante o doutorado de Valéria Spolon Marangoni, bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Resultados da aplicação do método no tratamento de câncer de bexiga em animais foram apresentados durante o Simpósio de Pesquisa e Inovação em Materiais Funcionais, promovido pelo Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) nos dias 23 e 24 maio na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP.

“Desenvolvemos um nanocarreador que pode ser um potencial candidato para melhorar o transporte, a liberação e a ativação de fármacos usados no tratamento do câncer por fototermia”, disse Valtencir Zucolotto, professor do IFSC-USP e orientador da pesquisa, durante o evento.

O novo sistema foi desenvolvido a partir de nanopartículas feitas de materiais chamados de teranósticos – com aplicações simultâneas em terapia e em diagnóstico – desenvolvidos pelos pesquisadores nos últimos anos.

Ao serem colocadas no sistema circulatório, essas nanopartículas tendem a migrar e a se incorporar a células tumorais. Sua localização no organismo pode ser mapeada por meio de tomografia, ressonância magnética ou de espectroscopia fotoacústica, por exemplo.

Uma vez visualizadas, é possível promover o aquecimento das nanopartículas por magneto – se possuírem um núcleo magnético, como a magnetita, por exemplo – ou por fototermia, a fim de promover a morte das células tumorais a que estão incorporadas por hipertermia.

“Ao serem irradiadas por luz infravermelha, nanopartículas de óxido de grafeno incubadas em células Hela [tipo de célula ‘imortal’, que pode ser cultivada em laboratório indefinidamente], por exemplo, promovem um aquecimento de oito a 12 graus nessas células, induzindo-as à morte”, disse Zucolotto.

Nanobastões de ouro

Além do grafeno, os pesquisadores têm usado ouro para criar as nanopartículas teranósticas nas formas de estrelas e de bastões. Com esses formatos, explicaram, o nanomaterial se torna capaz de absorver luz no infravermelho e promover aquecimento.

As nanopartículas de ouro com forma esférica, apesar de serem muito boas para aplicação em sistemas de entrega de fármacos [drug delivery], só absorvem luz na região visível do espectro eletromagnético. “Isso impede o uso em fototermia, pois a luz visível não atravessa os tecidos como a luz infravermelha”, comparou Zucolotto.

Nos últimos anos, porém, engenheiros de materiais descobriram que ao “esticar” um pouco nanopartículas esféricas de ouro elas ganhavam a forma de bastões, o que lhes confere um modo vibracional eletrônico longitudinal que permite a absorção de luz no espectro infravermelho.

Com base nessa descoberta, os pesquisadores do IFSC-USP começaram a produzir nanobastões de ouro e testá-los no tratamento de alguns tipos de câncer por fototermia.

Para transportar esses compostos para as células alvos foram desenvolvidas nanocápsulas feitas de membranas celulares cultivadas em laboratório, obtidas de linhagens de tumor de pulmão, por exemplo.

Hoje, a maioria das nanocápsulas para carrear fármacos e moléculas pelo organismo e entregá-los em regiões específicas ou dentro de células são fabricadas a partir de lipídeos e polímeros.

Segundo Zucolotto, a entrega dos compostos por meio de nanocápsulas feitas com membranas de células é mais eficiente por serem constituídas do mesmo material das células-alvo.

“Como as nanocápsulas de membrana celular têm composição muito parecida com as de células tumorais, com proteínas como as galectinas, o reconhecimento e a adesão entre elas é facilitado. Isso permite que as nanocápsulas tenham uma interação maior com as células-alvo e consigam entregar com mais eficiência o material que carregam”, disse.

Por meio de melhorias na técnica de obtenção dessas nanocápsulas, os pesquisadores têm conseguido colocar uma maior quantidade de nanobastões de ouro e de antitumorais em seu interior.

Em um estudo recente, publicado na revista Applied Bio Materials, eles usaram nanobastões de ouro e o quimioterápico betalapaxona, envoltos em nanocápsulas de membrana celular, para tratar tumores de bexiga induzidos em camundongos.

Os resultados dos experimentos, feitos em colaboração com o professor Wagner José Fávaro, do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), mostraram que as nanocápsulas se ligaram aos tumores. Ao serem irradiadas com luz infravermelha uma única vez, por dois minutos, as cápsulas de membrana se romperam e liberaram os nanobastões de ouro e a betalapaxona entre dez e 20 minutos depois de iniciado o processo.

As análises dos tecidos também revelaram que nenhum dos tumores na bexiga dos animais cresceu e alguns até regrediram.

“Constatamos que esse método de tratamento promoveu a destruição das células cancerosas por fototermia e por quimioterapia de foma sinérgica”, disse Zucolloto.

O artigo Photothermia and activated drug release of natural cell membrane coated plasmonic gold nanorods and β-Lapachone (DOI: 10.1021/acsabm.8b00603), de Valeria S. Marangoni, Juliana Cancino Bernardi, Ianny B. Reis, Wagner J. Fávaro e Valtencir Zucolotto, pode ser lido na revista Applied Bio Materials em https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.8b00603.

 

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Telescópio Hubble captura encontro impressionante entre duas galáxias

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cerca de 424 milhões de anos-luz de distância, uma bela dança intergaláctica foi registrada pelo Telescópio Hubble. A imagem mostra o encontro de duas galáxias, que fazem contato girando uma ao redor da outra em uma sintonia que um dia unirá as duas em uma só.

A dupla responsável pelo balé cósmico ganhou o nome de UGC 2369 e está ligada devido à gravidade e um “tênue ponto de gás, poeira e estrelas”, segundo a Agência Espacial Europeia (ESA).

Esse tipo de interação é bastante comum e já acontecia há 13 bilhões de anos, logo após o começo do universo. Em grandes galáxias, como a Via Láctea, a conexão envolve também galáxias anãs – que são como “blocos de Lego” espaciais que formaram os sistemas galácticos que conhecemos hoje.

Neste exato momento, diversos cientistas acreditam que a nossa galáxia está absorvendo outras galáxias-anãs, como a de Sagitário e a Cão Maior. Um dia, talvez, outra galáxia possa também começar a absorver a Via Láctea.

Por enquanto, sabemos que uma grande fusão da nossa galáxia com a de Andrômeda está a caminho. “A cada alguns bilhões de anos, um evento mais momentâneo ocorre”, anunciou a ESA, em comunicado. “Para a galáxia que é nosso lar [Via Láctea], o próximo grande evento ocorrerá daqui a 4 bilhões de anos, quando irá se colidir com nossa vizinha maior, a
Galáxia de Andrômeda.”

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Ciência

Aquecimento de mais 2ºC na Terra deve provocar ondas de calor mortais

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Estudo aponta que mudanças na duração de eventos climáticos podem ter fortes impactos na saúde humana, produção de alimentos, biodiversidade e economia

Calor: estudos apontam para verões cada vez mais quentes no planeta (Thilo Schmuelgen/Reuters)

Os verões do hemisfério norte trarão ondas de calor perigosamente mais longas, secas e chuvas fortes mesmo que a humanidade consiga limitar o aquecimento global a 2 graus Celsius, disseram cientistas nesta segunda-feira, 19.

Com 1ºC de aquecimento dos tempos pré-industriais até agora, o clima extremo desse tipo já se tornou mais intenso, com uma única onda de calor em 2003 levando a 70.000 mortes somente na Europa.

Mas o novo estudo, publicado na revista Nature Climate Change, é o primeiro a quantificar quanto tempo a mais esses eventos durarão se as temperaturas subirem mais um grau Celsius.

“Nós pudemos ver uma mudança significativa nas condições climáticas do verão”, disse o autor principal do estudo, Peter Pfleiderer, pesquisador na Universidade Humboldt, em Berlim.

“O clima extremo se tornaria mais persistente – períodos quentes e secos, bem como dias consecutivos de chuva forte seriam mais longos”, acrescentou.

Mesmo pequenos aumentos na duração de eventos climáticos extremos podem ter impactos devastadores na saúde humana, produção de alimentos, biodiversidade e crescimento econômico.

Durante a onda de calor de 2018 na Europa, por exemplo, vários períodos quentes e secos levaram a perdas de 15% no rendimento do trigo na Alemanha.

Nos Estados Unidos, os últimos 12 meses foram os mais chuvosos já registrados, com grandes áreas paralisadas por chuvas contínuas e inundações.

O estudo analisou as mudanças no sistema climático do hemisfério norte que podem estar gerando um clima mais extremo.

“Os modelos climáticos mostram um enfraquecimento sistemático da circulação atmosférica em grande escala no verão – incluindo as correntes de jato e tempestades – à medida que o planeta aquece”, disse o coautor Dim Coumou, pesquisador da Universidade Livre de Amsterdã.

“O aumento da persistência do clima pode estar ligado a um enfraquecimento dessa circulação”, acrescentou.

À medida que ela desacelera, condições quentes e secas podem se desenvolver nos continentes. Ao mesmo tempo, furacões e tufões podem persistir por mais tempo em um lugar.

Ondas de calor de duas semanas

De acordo com as novas descobertas, a chance de períodos quentes prolongarem-se por mais de duas semanas em um mundo 2ºC mais quente aumentará em 4% em relação a hoje, com aumentos ainda maiores no leste da América do Norte, na Europa central e no norte da Ásia.

Condições similares à seca com mais de 14 dias de duração se tornarão 10% mais prováveis na região central da América do Norte.

E períodos de chuvas fortes sustentadas aumentarão mais de 25% em toda a zona temperada do norte.

Todos esses impactos seguiriam secas mais intensas, chuvas fortes e ondas de calor, como as temperaturas recorde que foram registradas em grande parte do hemisfério norte em junho e julho deste ano.

“Para um aquecimento acima de 2ºC, esperamos ainda mais extremos de persistência de calor”, disse o coautor Carl-Friedrich Schleussner, chefe de ciência climática e impactos na Climate Analytics, em Berlim, à AFP.

“Tendo em mente que o ritmo lento atual de redução de emissões coloca o mundo no caminho para +3ºC, nosso estudo ressalta a necessidade de uma ação urgente”.

Sob o Acordo de Paris de 2015, o mundo se comprometeu a limitar o aquecimento globa “bem abaixo” de 2ºC e, se possível, de 1,5ºC.

“Limitar o aquecimento a 1,5ºC reduziria consideravelmente os impactos do clima extremo do verão”, disse Schleussner.

Muitos cientistas, no entanto, dizem que a meta de 1,5ºC não está mais ao alcance – as emissões de CO2 subiram para novos recordes nos últimos dois anos e estão caminhando para fazer isso novamente em 2019.

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Ciência

Duas novas drogas reduzem mortes por ebola na República Democrática do Congo

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VÍRUS EBOLA VISTO DO MICROSCÓPIO (FOTO: WIKIMEDIA COMMONS)

Uma cura definitiva para o vírus ebola pode estar próxima: duas drogas reduziram a taxa de mortalidade da doença em testes clínicos na República Democrática do Congo. A chance geral de sobreviver com o novo tratamento é de 90%.Os fármacos usados, chamados de REGN-EB3 e mAb114, atacaram o vírus junto a anticorpos, neutralizando o seu poder de infecção em células humanas.

“Daqui pra frente, não diremos mais que o ebola é incurável”, afirmou Jean-Jacques Muyembe, diretor-geral do Instituto Nacional de Pesquisas Biomédicas da República Democrática do Congo. “Esses avanços ajudarão a salvar milhares de vidas.”

Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS) e o Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas dos EUA (da sigla em inglês, NIAID), a escolha por investir nas drogas veio após o descarte de duas outras, ZMapp e Remdesivir, que tiveram resultados menos eficazes.

O diretor do NIAID, Anthony Fauci, anunciou que a taxa de mortalidade em tratamentos com ZMapp foi de 49%, enquanto que com Remdesivir foi de 53%. Houve menos mortes com o REGN-EB3 (29%) e nos testes de mAb114 (34%).

Pacientes que foram submetidos aos testes logo após de ficarem doentes tiveram resultados ainda melhores, sendo que a taxa de morte com o REGN-EB3 foi de apenas 6% e de só 11% com o mAb114.

Pesquisadores estudam o vírus ebola (Foto: Wikimedia Commons)

As drogas que tiveram os melhores resultados devem ser testadas agora em condições mais diversificadas. “Quanto mais aprendermos sobre esses dois tratamentos, e como eles podem complementar a saúde pública, incluindo em rastreio e vacinação, mais próximos estaremos de transformar o ebola de uma doença assustadora para algo tratável”, afirmou  Jeremy Farrar,diretor de um grupo anti-ebola da OMS.

 

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