O cancro gástrico é um dos cancros mais comuns em todo o mundo. Uma nova invenção de investigadores da Universidade Nacional de Singapura pode ajudar a melhorar o tratamento desse tipo de cancro, aumentando a precisão da radioterapia, que é comumente usada em combinação com opções de tratamento como cirurgia, quimioterapia ou imunoterapia.
No campo da radioterapia moderna, é crucial a precisão no direcionamento ao tecido tumoral, minimizando os danos no tecido saudável. No entanto, a baixa eficácia e os resultados variáveis continuam a ser um desafio devido à diversidade de pacientes, incerteza do tratamento e diferenças nos tipos e localização dos tumores.
É sabido que uma monitorização da dose de radiação entregue e absorvida em tempo real, particularmente no trato gastrointestinal, pode aumentar a precisão da radioterapia para melhorar sua eficácia, mas é uma precisão difícil de ser conseguida. Além disso, os métodos existentes usados para monitorar indicadores bioquímicos, como pH e temperatura, são inadequados para uma avaliação abrangente da radioterapia.
Como relatado em comunicado pela Universidade Nacional de Singapura, uma equipa de investigação liderada por Liu Xiaogang, do seu Departamento de Química da Faculdade de Ciências, em colaboração outros investigadores da Universidade de Tsinghua e do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen desenvolveu um dosímetro de raios X ingerível que deteta a dose de radiação em tempo real, de forma a dar resposta ao desafio de uma melhor precisão na radioterapia.
Os investigadores indicam que a partir das informações capturadas pela cápsula, descobriram que a mesma poderia fornecer monitoramento aproximadamente cinco vezes mais preciso da dose administrada do que os atuais métodos padrão. O estudo já foi publicado na revista “Nature Biomedical Engineering”.
Limitações das atuais tecnologias
Dosímetros clínicos, como transístores de efeito de campo semicondutores de óxido de metal, sensores de termoluminescência e filmes opticamente excitados, são normalmente colocados diretamente sobre ou perto da pele do paciente para estimar a dose de radiação absorvida na área-alvo. Embora essa dosimetria com dispositivos de imagem de portal eletrónico tenha sido explorada para verificação de tratamento, esses dispositivos podem ser caros e, além disso, absorvem radiação e diminuem a dose de radiação pretendida para o paciente. Sensores ingeríveis são limitados ao monitoramento de pH e pressão, e há necessidade de um sensor deglutível e barato que possa rastrear simultaneamente indicadores bioquímicos e absorção de dose de raios-X durante a radioterapia gastrointestinal.
Uma cápsula ingerível que pode detetar a dose, o pH e a temperatura em tempo real durante a radioterapia gastrointestinal. Os principais componentes da cápsula incluem uma fibra ótica flexível encapsulada com nanocintiladores que iluminam na presença de radiação, um filme sensível ao pH, um módulo fluídico com múltiplas entradas para amostragem dinâmica de fluido gástrico, dois sensores para medições de dose e pH, um circuito microcontrolador que processa sinais fotoelétricos a serem transmitidos a um aplicativo móvel e uma bateria de óxido de prata do tamanho de um botão que alimenta a cápsula.
Quando a cápsula é ingerida e atinge o trato gastrointestinal, os nanocintiladores exibem luminescência aumentada na presença de radiação de raios-X. Um sensor dentro da cápsula mede o brilho dos nanocintiladores para determinar a radiação entregue à área alvo.
Ao mesmo tempo, o módulo fluídico permite coletar fluido gástrico para deteção de pH por um filme que muda de cor de acordo com o pH. Essa mudança de cor é capturada por um segundo sensor dentro da cápsula. Além disso, os dois sensores são capazes de detetar a temperatura, o que pode indicar qualquer reação negativa ao tratamento de radioterapia, como alergias.
Os sinais fotoelétricos dos dois sensores são processados por uma placa de circuito microcontrolador que envia informações via tecnologia Bluetooth e uma antena para um aplicativo de celular. Usando um modelo de regressão baseado em rede neural, o aplicativo móvel processa os dados brutos para exibir informações como a dose de radioterapia, bem como a temperatura e o pH dos tecidos submetidos à radioterapia.
“A nossa nova cápsula é um divisor de águas no fornecimento de monitoramento acessível e eficaz da eficácia do tratamento de radioterapia. Tem o potencial de fornecer garantia de qualidade de que a dose certa de radiação chegará aos pacientes”, referiu o investigador Liu Xiaogang.
O dosímetro de cápsula mede 18 mm de comprimento e 7 mm de largura, tamanho comum usado para suplementos e medicamentos. A cápsula foi projetada para monitorar a dose de radioterapia para o cancro gástrico, mas também pode ser usada para monitorar o tratamento em diferentes malignidades com outras personalizações para o tamanho da cápsula. Por exemplo, uma cápsula menor pode permitir ser usado reto para braquiterapia do cancro da próstata ou na cavidade nasal superior para medição em tempo real da dose absorvida em tumores nasofaríngeos ou cerebrais, minimizando os danos da radiação às estruturas circundantes.
Investigação continua
A equipa de investigação indicou que está a trabalhar para trazer sua inovação para a aplicação clínica. Novas investigações incluem a identificação da posição e postura da cápsula após a ingestão, desenvolvendo um sistema de posicionamento robusto para ancorar a cápsula no local de destino pretendido e calibrar ainda mais a precisão dos dosímetros ingeríveis para uso clínico seguro e eficaz.
