A terapia de luz tem sido eficaz no tratamento de cânceres de pele superficiais e próximos quando usada com um medicamento ativado por luz. No entanto, cânceres situados profundamente dentro do corpo, cercados por tecido, sangue e osso, têm sido difíceis de tratar usando luz.
Para enfrentar esse desafio, engenheiros e cientistas da Universidade de Notre Dame desenvolveram um dispositivo LED sem fio implantável. Esse dispositivo, em combinação com um corante sensível à luz, não apenas elimina células cancerígenas, mas também ativa a capacidade do sistema imunológico de atingir o câncer. As descobertas dessa pesquisa foram publicadas em Photodiagnosis and Photodynamic Therapy.
“Certas cores de luz penetram no tecido mais profundamente do que outras”, disse Thomas O’Sullivan, professor associado de engenharia elétrica e coautor do artigo. “Acontece que o tipo de luz — neste caso, a verde — que não penetra tão profundamente tem a capacidade de produzir uma resposta mais robusta contra as células cancerígenas.”
Para que a luz destrua efetivamente as células cancerígenas, as células devem receber um corante contendo moléculas que absorvem luz. Uma vez que o dispositivo é ativado, o corante converte a luz em energia, o que, por sua vez, torna o próprio oxigênio das células tóxico, essencialmente fazendo com que as células cancerígenas se voltem contra si mesmas.
Embora outros tratamentos também utilizem o oxigênio das próprias células como arma, este dispositivo induz um tipo particularmente fortuito de morte celular.
“Trabalhando juntos, a estudante de pós-graduação em bioquímica Hailey Sanders e o estudante de pós-graduação em engenharia elétrica SungHoon Rho notaram perceptivamente que as células tratadas estavam inchando, o que é a marca registrada de um tipo de morte celular, a piroptose, que é particularmente boa em desencadear a resposta imune”, disse Bradley Smith, professor de ciências Emil T. Hofman e coautor do artigo. “Nosso objetivo é induzir apenas um pouco de morte celular piroptótica, o que então fará com que o sistema imunológico comece a atacar o câncer.”
Em pesquisas futuras, o dispositivo será testado em camundongos para determinar se o sistema imunológico pode reconhecer e eliminar outros tumores cancerígenos por conta própria, motivado pela resposta de eliminação do câncer iniciada em um tumor.
O’Sullivan destacou que o dispositivo, comparável em tamanho a um grão de arroz, pode ser inserido diretamente em um tumor cancerígeno e ativado remotamente usando uma antena externa. O objetivo é utilizar o dispositivo não apenas para administrar o tratamento, mas também para monitorar a reação do tumor, ajustando a intensidade do sinal e o tempo conforme necessário.
Uma das primeiras bolsas Seed Transformative Interdisciplinary Research (STIR) financiou este estudo como parte de um grupo de quatro projetos. Em 2023, a Notre Dame College of Science and College of Engineering lançou bolsas para dar início a projetos de pesquisa em saúde humana, meio ambiente e tecnologias da informação em ciência e engenharia.
Referência do periódico:
- Sunghoon Rho, Hailey S. Sanders, Bradley D. Smith, Thomas D. O’Sullivan. Dispositivo LED sem fio em miniatura para piroptose celular induzida por fotodinâmica. Fotodiagnóstico e terapia fotodinâmica, 2024; DOI: 10.1016/j.pdpdt.2024.104209
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