Combinar nanopartículas com novas tecnologias de raios-X pode revolucionar o diagnóstico de imagem

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Combinar nanopartículas com novas tecnologias de raios-X
pode revolucionar o diagnóstico de imagem
Um novo estudo explora como nanopartículas metálicas projetadas para novas tecnologias de imagem
de raios-X podem melhorar o diagnóstico de doenças, bem como entender os processos celulares
subjacentes.
Mais da metade dos exames de diagnóstico por imagem realizados em todo o mundo são feitos usando
raios-X, o que permanece de vital importância para o diagnóstico de doenças com técnicas como
radiografia, mamografia e tomografia computadorizada (TC). A fim de ajudar com diagnósticos, muitos
pacientes são injetados com materiais de contraste, que podem absorver raios-X, para distinguir
condições normais de anormais ou iluminar certos órgãos. Até agora, as moléculas de iodo e as
suspensões de sulfato de bário foram os únicos agentes de contraste de raios-X usados na medicina
clínica. Mas há uma preocupação crescente com sua segurança no corpo e adequação para técnicas de
imagem de raios-X recém-desenvolvidas.
Em um estudo recente publicado na Nanomedicina e Nanobiotecnologia da WIRE, o professor David
Cormode e colegas, que trabalham na vanguarda da pesquisa de nanomedicina e desenvolvimentos de
tecnologia baseada em raios-X, exploram projetos avançados de sistemas de imagem de raios-X e
novos tipos de agentes de contraste de raios-X e suas aplicações biomédicas relevantes que foram
relatadas nos últimos anos.
A imagem atual de raios-X é baseada em “valores cinza” simples para determinar mudanças na
anatomia e na patologia em uma escala maior. Mas isso oferece pouca informação funcional sobre as
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diferenças sutis no nível biomolecular, o que é muito importante para a detecção precoce da doença.
A invenção da CT espectral de contagem de fótons (SPCCT) é um avanço notável na tecnologia CT. A
capacidade de contar e discriminar fótons de raios-X individuais resulta em melhor qualidade de imagem
que permite a visualização de pequenas estruturas, como vasos sanguíneos. Com o SPCCT, também se
pode obter informações sobre as composições de um objeto no nível elementar, o que é útil na
diferenciação de materiais teciduais.
Da mesma forma, a mamografia de dupla energia (DEM), que é clinicamente aprovada, usa duas
energias de raios-X diferentes para melhorar o sinal do agente de contraste e fornecer dados
anatômicos de qualidade diagnóstica. A maior sensibilidade diagnóstica do DEM em comparação com a
mamografia convencional melhora significativamente o rastreamento do câncer de mama para mulheres
com mamas densas (que também estão em maior risco para a doença). Recentemente, informações
sobre as composições do tecido mamário, como na densidade da mama, podem ser obtidas por
mamografia de contagem de fótons.
O iodo e o bário não produzem contraste ideal no SPCCT e no DEM, portanto, isso despertou interesse
em elementos alternativos, como prata, ouro, tântalo, bismuto e gadolínio.
Grande parte da pesquisa sobre novos agentes de contraste de raios-X nas últimas duas décadas tem
sido dedicada a formulações de nanopartículas com composições químicas baseadas em elementos de
metais pesados. As nanopartículas são estruturas muito pequenas que variam entre 1 e 1000 nm de
tamanho e podem conter até milhões de átomos geradores de contraste.
As nanopartículas menores que 5 nm de tamanho com revestimentos carregados de forma neutra
podem sofrer rápida depuração renal do corpo, o que é um critério essencial para a tradução clínica.
Isso foi demonstrado com agentes de contraste de TC propostos usando nanopartículas de ouro
revestidas com glutationa, ou nanopartículas de óxido de tântalo revestidos com polímeros que contêm
cargas positivas e negativas.
Pelo contrário, aqueles que são maiores em tamanho e revestidos com cadeias de polímeros longos
como o polietilenoglicol (PEG), que são frequentemente usados nos atuais sistemas de administração de
medicamentos, podem contornar a depuração renal e prolongar os tempos de circulação por maior
contraste duradouro e maior chance de entrar em locais de doença. Por exemplo, as nanopartículas de
liga de prata de ouro com cobertura PEG são agentes circulantes longos que se acumulam em tumores
de mama e as tornam mais visíveis tanto no DEM quanto no CT.
Além disso, a superfície da nanopartícula pode ser ainda mais decorada com metas de segmentação
para aumentar a entrega aos locais-alvo, melhorando assim os resultados diagnósticos e terapêuticos.
Por exemplo, os agentes de contraste de TC de nanopartículas baseadas na platina foram conjugados
com trastuzumabe, um medicamento quimioterápico, para a imagem do câncer de mama que
expressam alvos HER2 altamente. Além disso, a imagem lactente SPCCT com nanopartículas de
bismuto ou ytteréium visadas com anticorpos específicos de fibrina pode distinguir o trombo dos
depósitos de cálcio na placa.
Agentes de contraste de nanopartículas de raios-X também abriram a porta para uma nova era no
rastreamento celular. As células cerebrais malignas ou as células imunes são frequentemente rotuladas
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com nanopartículas de ouro e monitoradas através de imagens de tomografia computadorizada para
aprender sobre a dinâmica de um tumor em crescimento ou estudar a progressão da aterosclerose.
Essa abordagem de imagem oferece maneiras de entender melhor o comportamento celular e os
padrões de tráfico, que são importantes para o desenvolvimento de terapias baseadas em células.
De fato, os agentes de contraste de nanopartículas de raios X podem ser projetados especificamente
para produzir propriedades desejadas para aplicações terapêuticas e de imagem relevante. Este campo
tem visto um tremendo progresso nas últimas décadas, mas mais desenvolvimentos serão feitos para
expandir as funções dos agentes atuais e para alcançar a aprovação clínica para uso no atendimento ao
paciente.
Roteiro: Jessica C. Hsu, Lenitza M. Nieves, Oshra Betzer, Tamar Sadan, Peter B. No?l, Rachela
Popovtzer e David P. Cormode em inglês 
Referência: J.C. Hsu, et al. “Agentes de contraste de nanopartículas para aplicações de imagem de raios
X.” WIREs Nanomedicine e Nanobiotecnologia (2020). DOI: 10.1002/wnan.1642
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https://doi.org/10.1002/wnan.1642