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ENXERGANDO ATRAVÉS DO CORPO: Quantum Dot fornecem um novo caminho para o imageamento biológico

ENXERGANDO ATRAVÉS DO CORPO: Quantum Dot fornecem um novo caminho para o imageamento biológico

Edição Vol. 4, N. 12, 17 de Julho de 2017

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2017.07.17.003

Os engenheiros do MIT descobriram uma maneira de fazer “pontos quânticos” ou “quantum dots” que emitem luz infravermelha quando injetados no corpo, proporcionando aos pesquisadores imagens altamente detalhadas de estruturas internas do corpo. A nova pesquisa pode abrir uma nova maneira de fazer imagens detalhadas de estruturas internas do corpo, como as redes finas de vasos sanguíneos. É a ciência básica trazendo à luz o conhecimento para a aplicada, além de fortunas, empresas e empregos para as nações que investem em ciência!

Para certas frequências de luz infravermelha de ondas curtas, a maioria dos tecidos biológicos são quase tão transparentes quanto o vidro. Agora, uma equipe de engenheiros fez pequenas partículas que podem ser injetadas no corpo, onde elas emitem essas frequências penetrantes.

A nova pesquisa baseia-se no uso de partículas emissoras de luz chamadas pontos quânticos (do inglês, quantum dots) e é descrita em um artigo na revista científica Nature Biomedical Engineering. O estudo é conduzido pelo cientista do MIT, Dr. Oliver Bruns.

O imageamento no infravermelho próximo para pesquisas sobre tecidos biológicos, com comprimentos de onda entre 700 e 900 nanômetros (1 nanômetro é a medida de 1 bilionésimo de metro), é amplamente utilizada, mas os comprimentos de onda de cerca de 1.000 a 2.000 nanômetros têm potencial para fornecer resultados ainda melhores, porque os tecidos do corpo são mais transparente para essa faixa da luz. Sabía-se que este modo de imagem seria melhor do que os métodos existentes, mas faltavam emissores de alta qualidade – isto é, materiais emissores de luz que poderiam produzir precisamente esses comprimentos de onda.

As partículas emissoras de luz têm sido uma especialidade do Dr. Moungi Bawendi, Professor de Química da Lester Wolf, cujo laboratório desenvolveu ao longo dos anos novas formas de se fazer pontos quânticos. Esses nanocristais, feitos de materiais semicondutores, emitem luz cuja frequência pode ser ajustada com precisão controlando o tamanho exato e a composição das partículas (Figura 1).

quantum-dots

 Figura 1: Pesquisadores usam nanopartículas para abrir uma nova janela para imagens biológicas. Na foto, quantum dots, ou pontos quânticos, de diferentes tamanhos absorvendo e emitindo energia em diferentes comprimentos de onda, determinados pela cor de cada solução. 

A chave era desenvolver versões desses pontos quânticos cujas emissões correspondiam às frequências do infravermelho de ondas curtas desejadas e fossem suficientemente brilhantes para serem facilmente detectadas através da pele e dos tecidos musculares circundantes. A equipe conseguiu fazer partículas que são ordens de magnitude melhores do que os materiais anteriores, e que permitem detalhes sem precedentes em imagens biológicas. Como toda pesquisa científica, o início desta foi de anos anteriores, sendo publicada em 2016 pelo grupo do Dr. Bawendi na Nature Communications. Toda ciência é construída sob alicerces de outras mentes brilhantes que publicaram seus resultados para o mundo cientifico e, que hoje, transforma esse conhecimento em uma nova ferramenta para uso da sociedade. Nossos governantes deveriam pensar assim e não em como enganar o povo para receber seus votos, desviando bilhões das estatais brasileiras.

Os pontos quânticos produzidos pela equipe são tão brilhantes que suas emissões podem ser capturadas com tempos de exposição muito curtos. Isso torna possível produzir não apenas imagens únicas, mas um vídeo que captura detalhes de movimento, como o fluxo de sangue, permitindo distinguir entre veias e artérias.

As novas partículas emissoras de luz também são as primeiras que são suficientemente brilhantes para permitir a imagem de órgãos internos em camundongos que estão acordados e em movimento, em oposição aos métodos anteriores que exigem que estejam anestesiados. As aplicações iniciais seriam para pesquisas pré-clínicas em animais, pois os compostos contêm alguns materiais que provavelmente não serão aprovados para serem utilizados em seres humanos. Os pesquisadores também estão trabalhando no desenvolvimento de versões que seriam mais seguras para nós, humanos.

O método também depende do uso de uma câmera recém-desenvolvida que seja altamente sensível a esta gama particular de luz infravermelha de onda curta. A câmera é um produto comercialmente desenvolvido, diz Dr. Bruns, mas sua equipe foi o primeiro cliente do detector especializado em câmeras, feito de arsenito de índio e gálio. Embora esta câmera tenha sido desenvolvida para fins de pesquisa, essas frequências de luz infravermelha também são usadas como uma maneira de ver através de nevoeiro ou fumaça. É como dizem por aí, enquanto algumas Nações investem em Ciência, Tecnologia e Inovação, outras investem em como manter grupos políticos corruptos no poder, através da doutrinação ideológica, compra de votos e alocação de pessoal inaptos para funções estratégicas. Uma lástima dos últimos governos, pior ainda dentro das Fundações de Apoio à Pesquisa Estaduais, (FAPs) de estados governados por comunistas. Pimenta em nossos olhos arde, mas não nos deles…

Não só a direção do fluxo sanguíneo pode ser determinada pelo novo método, mas o mesmo é suficientemente detalhado para rastrear células sanguíneas individuais dentro desse fluxo. É possível acompanhar o fluxo em cada capilar, em alta velocidade. Também é possível obter-se uma medida quantitativa de fluxo, e pode-se fazer tais medidas de fluxo em alta resolução, mesmo em grandes áreas.

Tais imagens poderiam ser usadas, por exemplo, para se estudar como o padrão de fluxo sanguíneo em um tumor muda à medida que o tumor se desenvolve, o que pode levar a novas formas de monitorar a progressão da doença ou a capacidade de resposta a um tratamento medicamentoso. Isso poderia dar uma boa indicação de como os tratamentos estão funcionando, o que não era possível antes.

Este é um desenvolvimento excitante e potencialmente revolucionário para imagens de animais pequenos. Ao usar sondas que estão sintonizadas em comprimentos de onda mais distantes infravermelho-próximo de ondas curtas, os pesquisadores superaram a dispersão, que é o fenômeno principal que limitava o microscópio in vivo.

Ao fazê-lo, métodos de interrogação mais simples e menos invasivos podem ser utilizados para compreender a estrutura e a função em modelos animais, tanto no órgão quanto em nível celular. Eu antecipo que estes marcadores terão um impacto principal no campo da microscopia intravital (feito com animais vivos) e pesquisa biomédica.

Fonte: David L. Chandler, MIT News

Referência

  1. Oliver T. Burns, et al., “Next-generation in vivo optical imaging with short-wave infrared quantum dots,” Nature Biomedical Engineering 1, Article number: 0056 (2017) doi:10.1038/s41551-017-0056
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  1. Marlon disse:

    Eu pesquiso pontos quânticos com emissão de luz na região do infravermelho. Na verdade consegui obter essas nanopartículas através de rota de síntese muito simples.

    16/julho/2017 ás 19:55

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