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Fale sobre uma ideia brilhante: graças aos químicos da Rice University e da Stanford University, iluminar o cérebro não é mais apenas uma figura de linguagem.
Han Xiao, de Rice, Zhen Cheng, de Stanford, e colaboradores desenvolveram uma nova ferramenta para imagens cerebrais não invasivas que pode ajudar a iluminar estruturas e processos de difícil acesso. Seu corante de pequena molécula, ou fluoróforo, é o primeiro desse tipo que pode atravessar a barreira hematoencefálica. Além do mais, permitiu aos pesquisadores diferenciar entre tecido cerebral saudável e um tumor de glioblastoma em camundongos.
“Isso pode ser muito útil para cirurgia guiada por imagem, por exemplo”, disse Xiao. “Usando este corante, um médico pode determinar onde está o limite entre o tecido cerebral normal e o tecido tumoral”.
O estudo é destaque na capa da edição de 28 de dezembro da revista Jornal da Sociedade Química Americana.
Se você já foi a um aquário ou a uma boate, provavelmente notou o brilho colorido que alguns objetos ou superfícies emitem sob a luz negra. Conhecido como fluorescência, esse efeito brilhante pode ser útil para tornar visíveis coisas que, de outra forma, passariam despercebidas.
“A imagem de fluorescência foi aplicada para imagens de câncer em diferentes partes do nosso corpo”, disse Xiao. “As vantagens de uma sonda de fluorescência incluem alta resolução e a capacidade de adaptar a sonda para ler diferentes substâncias ou atividades.”
Quanto mais profundo for um tecido ou órgão, maiores serão os comprimentos de onda necessários para discernir a presença de pequenas moléculas fluorescentes. Por esse motivo, o segundo canal de infravermelho próximo (NIR-II) com comprimentos de onda de 1.000 a 1.700 nanômetros é especialmente importante para imagens de tecidos profundos. Para referência, os comprimentos de onda da luz visível variam de 380 a 700 nanômetros.
“Nossa ferramenta é realmente valiosa para imagens profundas porque funciona na região NIR-II”, disse Xiao. “Em contraste com os comprimentos de onda NIR-II, os efeitos fluorescentes dentro do espectro visível ou com comprimentos de onda do infravermelho próximo entre 600 e 900 nanômetros (NIR-I) só o deixarão superficial.”
A imagiologia cerebral representa um desafio particular não só devido à profundidade e acessibilidade dos tecidos, mas também devido à barreira hematoencefálica, uma camada de células que atua como um filtro muito seletivo para restringir a passagem de substâncias do sistema circulatório para o sistema nervoso central sistema.
“As pessoas sempre querem saber exatamente o que está acontecendo no cérebro, mas é muito difícil projetar uma molécula que possa penetrar na barreira hematoencefálica. Até 98% dos medicamentos de moléculas pequenas aprovados pela Food and Drug Administration (FDA) não pode”, disse Xiao.
“De um modo geral, a razão pela qual uma molécula de corante NIR-II tende a ser grande é porque é uma estrutura conjugada com muitas ligações duplas”, continuou ele. “Este é um problema real e a razão pela qual não conseguimos usar fluorescência em imagens cerebrais até agora. Tentamos resolver esse problema desenvolvendo este novo andaime de corante que é muito pequeno, mas tem um longo comprimento de onda de emissão”.
Ao contrário dos outros dois scaffolds conhecidos do corante NIR-II, que não são capazes de atravessar a barreira hematoencefálica, o desenvolvido por Xiao é mais compacto, o que o torna um ótimo candidato para sondas ou drogas direcionadas ao cérebro. “No futuro, poderíamos modificar esse andaime e usá-lo para procurar por vários metabólitos diferentes no cérebro”, disse Xiao.
Além do cérebro, o corante desenvolvido por Xiao tem poder duradouro muito maior do que o indocianina verde, o único corante NIR de pequena molécula aprovado pelo FDA para uso como agente de contraste. Uma vida útil mais longa significa que os pesquisadores têm mais tempo para registrar o traço fluorescente antes que ele desapareça.
“Quando exposto à luz, o traço do corante verde de indocianina se deteriora em segundos, enquanto o nosso corante deixa um traço estável por mais de 10 minutos”, disse Xiao.
A pesquisa foi apoiada pelo Instituto de Pesquisa de Prevenção do Câncer do Texas (RR170014), Institutos Nacionais de Saúde (GM133706, CA255894), Departamento de Defesa (W81XWH-21-1-0789), Fundação Robert A. Welch (C- 1970, C-0807), National Science Foundation (1803066, 2203309), Hamill Innovation Award, John S. Dunn Foundation Collaborative Award e Stanford University Department of Radiology.
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