Fenômeno da física quântica destrói células do câncer

O efeito quântico foi exatamente o que valeu o Prêmio Nobel a Albert Einstein e inaugurou a física quântica. [Imagem: Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS]

Efeito fotoelétrico

As células de um câncer podem ser destruídas em apenas três dias com uma terapia que envolve aplicar raios X no tecido tumoral no qual foram previamente injetadas nanopartículas transportadoras de iodo.

O iodo libera elétrons que rompem o DNA das células do câncer, levando à morte celular.

A descoberta foi feita por cientistas da Universidade de Kyoto (Japão).

"A exposição de um metal à luz leva à liberação de elétrons, um fenômeno chamado de efeito fotoelétrico. A explicação desse fenômeno por Albert Einstein, em 1905, marcou o nascimento da física quântica," explica o Dr. Fuyuhiko Tamanoi. "Nossa pesquisa fornece evidências que sugerem que é possível reproduzir esse efeito dentro das células cancerosas."

Terapia com radiação

Um problema antigo com a radioterapia do câncer é que ela não é eficaz no centro dos tumores, onde os níveis de oxigênio são baixos devido à falta de vasos sanguíneos que penetrem profundamente no tecido. E a irradiação de raios X precisa de oxigênio para gerar oxigênio reativo - também conhecido como radical livre -, prejudicial ao DNA, quando os raios atingem as moléculas dentro da célula.

Tamanoi e seus colegas têm tentado superar esse problema procurando maneiras mais diretas de danificar o DNA do câncer. Eles projetaram nanopartículas de sílica orgânica porosas, às quais são adicionados átomos de iodo - o iodo é mais barato do que o gadolínio usado em outros testes similares e libera elétrons em níveis de energia mais baixos, reduzindo os efeitos colaterais.

Os pesquisadores dispersaram suas nanopartículas em esferoides tumorais, tecidos 3D crescidos em laboratório contendo várias células cancerosas. A irradiação dos esferoides por 30 minutos, com 33,2 keV de raios X, levou à sua destruição completa das células do câncer em três dias - esse nível de energia se mostrou o mais eficaz, depois que a equipe testou sistematicamente diversos níveis de aplicação da radioterapia.

O efeito sobre os tumores é dramático, com a eliminação quase total em 3 dias.
[Imagem: Yuya Higashi et al. - 10.1038/s41598-021-93429-9]

Física quântica contra o câncer

As análises do tecido mostraram que as nanopartículas foram absorvidas pelas células tumorais, localizando-se fora de seus núcleos. A energia na quantidade certa levou o iodo a liberar elétrons, o que causou quebras na fita dupla do DNA nuclear, provocando a morte celular.

"Nosso estudo representa um exemplo importante do emprego de um fenômeno da física quântica dentro de uma célula cancerosa," disse Matsumoto. "Parece que uma nuvem de elétrons de baixa energia é gerada perto do DNA, causando quebras na fita dupla que são difíceis de reparar, levando à morte celular programada."

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