Nanociência contra o câncer

Sim, eis que a nanociência também pode servir ao combate ao câncer. Especialmente no caso de um dos tratamentos alternativos para essa doença, a terapia por hipertermia, na qual as células cancerígenas são destruídas por superaquecimento, na casa dos 40 graus. Mata-se o câncer de "febre". Mas isso tem que ser muito bem localizado e controlado, para não matar células sadias junto. Por isso, cientistas têm tentado desenvolver métodos alternativos para a hipertermia baseados em nanociência.

A ideia é sintetizar nanopartículas que se acumulam justo nas células cancerígenas e se aquecem quando submetidas a um campo magnético oscilante, matando então apenas as células malsãs. Nanopartículas são partículas com diâmetros de até algumas dezenas de nanômetros (um nanômetro é um milionésimo de milímetro). Muito pequeno: dez átomos de hidrogênio enfileirados já dão um nanômetro.

As novas nanopartículas anticâncer têm potencial de serem mais seletivas (quer dizer, não matam as células sadias) e mais controláveis que os métodos tradicionais de tratamento por hipertermia. Bastaria que fosse injetado na pessoa um fármaco contendo tais nanopartículas e então aplicar um campo magnético variável próximo à região do câncer. Apenas as células cancerígenas se aqueceriam por causa do campo magnético oscilante e morreriam.

O pessoal vem tentando identificar de que materiais as nanopartículas devem ser feitas para provocar o efeito desejado sem prejudicar o organismo e como controlar seus efeitos. Várias contribuições de diversos grupos de pesquisa ao redor do globo, pequenos tijolos que vão formando o todo, vêm sido dadas nos últimos anos. O assunto é conhecido como hipertermia magnética.


O tijolo goiano

Olhemos de perto um desses tijolos, para ver que cara tem o tipo de pesquisa feita nessa área. No mês passado, foi publicado um artigo sobre isso por físicos da Universidade Federal de Goiás que saiu com destaque no boletim da Sociedade Brasileira de Física. Nanopartículas podem ser obtidas por reações químicas em laboratório, que provocam uma autoorganização espontânea dos átomos para formá-las. O grupo, de Andris Bakuzis, estudou nanopartículas de magnetita e de ferrita, que são dois materiais magnéticos (como ímãs). Quando deixadas suspensas dentro da água, sob condições propícias elas se juntam espontaneamente em pequenos filamentos (como na figura no início deste texto).

O que esses cientistas conseguiram fazer, com estudos em laboratório e simulações por computador, foi identificar os parâmetros necessários para que essas nanopartículas se aqueçam até a temperatura correta. Esses parâmetros são o tamanho das partículas, o comprimento médio dos filamentos que elas formam e várias condições dos experimentos em laboratório.

O tamanho das nanopartículas e dos filamentos, já se sabe razoavelmente como controlá-los no laboratório, então agora é só uma questão de descobrir quais devem ser exatamente esses tamanhos para a máxima eficiência no tratamento do câncer. Esse é então o próximo passo. Dizem os autores: "esperamos que este trabalho motive investigações exploratórias sobre novas estratégias para otimizar a hipetermia magnética, que pode ter um grande impacto no campo biomédico".


Teoria & experimento

Fizeram mais. Propuseram também um modelo teórico preliminar para explicar quantitativamente o seu funcionamento. Explicações teóricas são um instrumento importante na pesquisa porque dão muitas ideias sobre que caminhos seguir nos passos seguintes dos estudos. A teoria e os experimentos sempre andam lado a lado. Além disso, com os modelos pode-se calcular valores, quando ainda faltam dados experimentais. O modelo construído pelos goianos discorda de avaliações preliminares para o tamanho ideal das partículas.

Esse novo modelo teórico, porém, também não está completo. Os próprios cientistas afirmam no artigo que ele tem limitações e que são necessárias mais pesquisas para construir teorias mais sofisticadas. Então, aperfeiçoá-lo é outra tarefa para as próximas pesquisas.

Isto que descrevi aqui foi uma fotografia da ciência em pleno movimento. Novos passos virão, de várias direções, até que a hipertermia magnética esteja disponível como mais uma frente no combate ao câncer. Mas sempre lembrando que a prevenção é o melhor remédio. Sem ela, nem mesmo as tecnologias mais sofisticadas poderiam vencer.

O artigo comentado aqui é assinado por cinco pesquiadores da UFG, mais um da UnB, um da Universidade Federal do ABC e um da Universidade John Hopkins, nos Estados Unidos.


Para saber mais:

Magnetismo, farmacologia e medicina (Carlos Alberto dos Santos, Ciência Hoje, 23/11/2007) - Sobre o uso de nanopartículas magnéticas na medicina, inclusive sobre o tratamento do câncer por hipertermia magnética.

Nanopartículas que salvam vidas (Carlos Alberto dos Santos, Ciência Hoje, 26/02/2010) - Sobre o uso de nanopartículas em geral na medicina.

O artigo original (de acesso aberto): Branquinho et al., Scientific Reports 3, 2887 (2013). doi:10.1038/srep02887.

Nanociência contra a poluição química

Sabem aquelas histórias em que alguém é miniaturizado por uma máquina fantástica e aí enfrenta micróbios gigantes e coisa e tal? Bem, ninguém ainda inventou nada assim, mas os cientistas já descobriram que, se miniaturizarmos um pouco mais que isso, o mundo seria bem mais surpreendente para nosso herói do que dizem os livros de ficção. O que a “nanociência” vem mostrando é que, na verdade, as características das substâncias mudariam muito. Ferro deixaria de se comportar como ferro, água deixaria de ter as virtudes da água e o ouro pareceria qualquer coisa, menos o velho nobre e dourado metal.

Quando ferro, ouro etc. aparecem como partículas de poucos átomos de diâmetro - “nanopartículas” -, suas propriedades mudam completamente. Os químicos é que devem ter adorado isso. Afinal, é como se subitamente tivéssemos descoberto todo um conjunto de novos materiais com propriedades novas. O que se pode fazer com eles? Será que podem contribuir a resolver grandes problemas da humanidade? Tal como a poluição química?

A química Liane Rossi e mais um químico e um físico de São Paulo acreditam que sim. Tive que analisar nos últimos dias um artigo científico deles do ano passado, que tem um estudo sobre nanopartículas que pode ser aplicado para diminuir a poluição de indústrias químicas e farmacêuticas. Como se sabe, elas produzem diversas substâncias nocivas ao meio-ambiente. As nanopartículas podem ajudar a melhorar isso. Quando alguns reagentes químicos usados nessas indústrias são trocados por certas nanopartículas, surgem bem menos substâncias perigosas no final.

Uma das nanopartículas que podem fazer isso é justamente a de ouro. Se você usar ouro comum, não acontecerá nada. Mas, se usá-lo na forma de partículas com uns poucos átomos de diâmetro, ele pode substituir várias substâncias nocivas como catalisador. Permanganatos, dióxido de manganês e cromo estão entre os compostos químicos que potencialmente poderiam ser ser evitados.

Mais interessante ainda é se as nanopartículas puderem ser recuperadas depois das reações químicas para poderem ser reutilizadas depois. O problema é como separá-las da maçaroca química. O que os paulistas fizeram foi mostrar que dá para fazer isso atraindo-as com ímas.

Mas espere um pouco, o ouro não é atraído pelo ímã! Pois é. Então os cientistas deram um jeito de fazer nanopartículas maiores, de óxido de ferro, com uma camada de sílica em volta – e, dentro da sílica, estão as nanopartículas de ouro. Veja a figura no início deste texto, ela esquematiza essa "nanoparticulona". O que o ímã vai atrair é o óxido de ferro – e o ouro vai junto. Depois, é só usá-lo novamente.

Bem, isso é um tijolinho no meio de grandes edifícios. Vão se seguir novas pesquisas, aperfeiçoamentos, vão se explorar novas nanopartículas etc... Eu gosto de falar dos tijolinhos da ciência, ao invés de apenas das grandes descobertas fundamentais. Estas só foram feitas por causa dos zilhões de tijolinhos anteriores. A maior parte do que sabemos deve-se aos inúmeros tijolinhos empilhados no caldo da história.

Uma sacada simples às vezes resolve (nanociência)

Interessante como às vezes soluções extraordinariamente simples resolvem problemas complexos cuja solução era procurada por anos. E também como, por detrás dessa simplicidade, podem se esconder raciocínios e procedimentos os mais sofisticados.

Vi um exemplo cabal quando analisava um artigo do ano passado sobre nanopartículas de platina, escrito por quatro químicos e um físico da Universidade Federal do Paraná e publicado na revista científica Chemistry of Materials. Nanopartículas são minúsculas partículas com apenas umas poucas dezenas ou centenas de átomos de diâmetro, sintetizadas em grande quantidade em laboratórios. São parte da grande vedete das fronteiras da ciência atuais, a nanociência.

O seu grande charme é a variedade de aplicações que possuem, especialmente as feitas de metais nobres (ouro, prata e platina) – vão desde a microeletrônica até o combate à artrite reumatóide. As de platina são mais usadas em células combustíveis – uma das tecnologias para diminuir a poluição por automóveis. São em geral produzidas com uma finíssima “capa” protetora feita de alguma substância orgânica cobrindo cada nanopartícula, para que elas possam permanecer indefinidamente misturadas com água ou com outro líquido (senão, teríamos apenas água com um pó metálico no fundo). E essas são minúsculas mesmo, às vezes com menos de 20 átomos de lado a lado (veja a figura acima; cada bolinha é um átomo!).

O problema que os paranaenses resolveram foi com as de platina. O caso era que um dos melhores métodos para fabricação de nanopartículas com capa, criado por Mathias Brust há 17 anos em Liverpool, simplesmente não funcionava com platina. Tentava-se em outros países do mundo pelo menos desde 2004 e nada. Na verdade, elas podiam ser feitas com outras técnicas, mas seria uma mão na roda se a de Brust pudesse ser usada, pois com ela pode-se controlar muito bem a qualidade das partículas e ela permite a produção de grandes quantidades a baixo custo.

A solução foi incrivelmente simples, dada a complexidade do assunto. O processo de produção envolve a mistura de quatro substâncias químicas, uma depois da outra. Se as regras forem seguidas direitinho, as nanopartículas simplesmente surgem no final, já encapadinhas e tudo – exceto com a platina... Pois os pesquisadores de Curitiba descobriram que, para as nanopartículas de platina aparecerem, você precisa apenas trocar a ordem de adição das duas últimas substâncias! Simples assim.

Não foi apenas uma ideia tirada da cartola que por acaso deu certo. Para provar que funciona, os cientistas tiveram que submeter o líquido escuro que obtiveram a onze experimentos diferentes, feitos em equipamentos de lá e do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron de Campinas. Usaram raios-X, a luz síncrotron e microscópios eletrônicos poderosos capazes de distinguir átomo por átomo (produziram a imagem do início deste texto). Aí não só provaram que o líquido estava abarrotado de nanopartículas, como também destrincharam o que as impedia de se formar antes. Fino.