By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 01 de dezembro de 2022
A tecnologia atual usada para detectar e rastrear tumores cancerígenos é limitada. MRI (Imagem por ressonância magnética) geralmente é usado para rastrear diferentes tipos de câncer, mas nem sempre detecta tudo. De acordo com um artigo, cerca de 58% das interpretações de ressonância magnética de câncer de mama podem ignorar pelo menos um tumor em potencial. Embora nem todos os exames estejam procurando por tumores, os que ainda estão causam imprecisão e má interpretação o suficiente para que os pacientes fiquem preocupados. Para resolver esse problema, pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) estão trabalhando para melhorar a imagem de ressonância magnética usando um processo quântico especial chamado hiperpolarização.
O que é Hiperpolarização?
Em uma escala quântica, muitos átomos e moléculas têm rotaciona, o que significa que seus núcleos ou elétrons podem se mover de uma maneira específica. Usando um campo magnético, uma máquina de ressonância magnética pode captar os giros dessas moléculas para criar uma imagem. Os cientistas podem controlar a direção desses giros por meio de polarização, onde um campo magnético, ou às vezes elétrico, força os átomos a girar de uma certa maneira. Na hiperpolarização, os átomos giram em uma direção extrema, muito além de uma quantidade normal. Se todos os spins estiverem alinhados em uma direção, a ressonância magnética pode detectar os átomos com um sinal ainda mais forte, permitindo maior precisão e melhor resolução.
Rastreamento de Tumores
O processo de realmente alinhar todos os spins e colocar uma molécula em hiperpolarização pode ser difícil. Para facilitar o processo, os pesquisadores usaram um estado magnético especial do hidrogênio, chamado parahidrogênio, para tentar criar um sinal mais forte para a máquina de ressonância magnética. De acordo com o professor Francisco Schilling da Universidade Técnica de Munique: “o para-hidrogênio é um estado de rotação especial do hidrogênio e está em um estado de energia mais baixo do que o outro estado de rotação do hidrogênio, que é o orto-hidrogênio”. Devido ao seu estado de rotação especial, o para-hidrogênio é produzido em temperaturas muito baixas usando nitrogênio líquido.
No entanto, o parahidrogênio não pode ser medido por uma máquina de ressonância magnética devido à sua dinâmica quântica. Pode, no entanto, causar a hiperpolarização de outras moléculas, potencializando a sensibilidade do exame de ressonância magnética. Usando parahidrogênio, os pesquisadores conseguiram hiperpolarizar o piruvato, um produto metabólico produzido pelos tumores. Ao rastrear onde o piruvato estava em uma ressonância magnética, os pesquisadores puderam estimar a localização dos tumores cancerígenos. Combinando parahidrogênio e estimulação com ondas de rádio, os pesquisadores conseguiram hiperpolarizar um átomo de carbono do piruvato, vendo um sinal mais forte na ressonância magnética.
Uma técnica para tumores cancerígenos
Como os resultados sugeriram um método mais eficaz para a triagem de tumores cancerígenos, os pesquisadores esperam que esse método seja usado no futuro. “Um polarizador de para-hidrogênio clínico potencialmente oferece uma técnica segura, robusta e amplamente aplicável para melhorar o sinal do spin nuclear para permitir imagens metabólicas,” Dr. Schilling adicionado. “A imagem metabólica promete a avaliação da resposta precoce à terapia no câncer e a detecção precoce de lesões cancerígenas pré-malignas.” Com esses resultados, uma equipe de pesquisadores está trabalhando para criar um protótipo do hiperpolarizador, ajudando a abrir caminho para exames mais eficazes, que por sua vez podem salvar mais vidas.
Kenna Hughes-Castleberry é redatora da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas batidas de escrita incluem tecnologia profunda, metaverso e tecnologia quântica.
