A ressecção cirúrgica do tecido canceroso é um tratamento comum usado para reduzir a probabilidade de o câncer se espalhar para tecidos saudáveis. No entanto, a eficácia dessa cirurgia depende fortemente da capacidade do cirurgião de distinguir entre tecido canceroso e saudável.
Sabe-se que as atividades metabólicas dos tecidos cancerosos e saudáveis diferem significativamente: os tecidos cancerosos geralmente apresentam fluxo sanguíneo caótico combinado com baixos níveis de oxigênio ou hipóxia. Com regiões hipóxicas comuns no tecido canceroso, a identificação precisa da hipóxia pode ajudar a diferenciar o tecido canceroso do saudável durante a cirurgia.
Pesquisadores do Escola de Engenharia Thayer em Dartmouth e os votos de University of Wisconsin-Madison estão investigando o uso de sondas fluorescentes para geração de imagens em tempo real da concentração local de oxigênio no tecido durante a cirurgia. Eles apresentam suas descobertas no Revista de Óptica Biomédica.
Quando as sondas fluorescentes são excitadas pela luz, elas retornam ao estado fundamental e emitem luz com uma energia diferente. Imediatamente após a iluminação, as sondas emitem um pulso de luz óptica curto conhecido como fluorescência imediata. Algumas sondas também podem produzir um sinal de fluorescência retardado algum tempo após a iluminação.
Embora os sinais de fluorescência imediata e retardada diminuam com o tempo, o sinal de fluorescência imediata diminui rapidamente em comparação com a deterioração prolongada da fluorescência retardada. A decadência atrasada do sinal de fluorescência pode ser observada e analisada posteriormente para entender melhor a atividade metabólica do tecido próximo.
Avaliação de oxigenação em tempo real
Primeiro autor Arthur Petusseau e colegas utilizaram um sistema de imagem óptica para monitorar a luz emitida pela sonda molecular endógena protoporfirina IX (PpIX) em um modelo de camundongo de câncer pancreático onde regiões hipóxicas estão presentes.
Os pesquisadores administraram o PpIX como uma pomada topológica ou por meio de injeção no flanco lateral do animal e geraram fluorescência usando um diodo laser modulado de 635 nm como fonte de excitação. Eles descobriram que a proporção de fluorescência atrasada para imediata era inversamente proporcional à pressão parcial de oxigênio local no tecido.
A fraca intensidade do sinal de fluorescência retardada torna sua detecção tecnicamente difícil. Para superar isso, os pesquisadores utilizaram um sistema de imagem fechado por tempo que permite o monitoramento sequencial do sinal de fluorescência apenas em pequenas janelas de tempo. Isso lhes permitiu reduzir a detecção de ruído de fundo e monitorar com precisão as mudanças no sinal de fluorescência atrasada.
Análises posteriores mostraram que o sinal de fluorescência atrasada adquirido de células hipóxicas cancerosas foi cinco vezes maior do que o obtido de tecido saudável e bem oxigenado. Além disso, a equipe também descobriu que o sinal de fluorescência atrasada pode ser amplificado ainda mais pela palpação do tecido (aplicando pressão na pele durante o exame físico), o que aumenta a hipóxia transitória e permite o contraste temporal entre os dois sinais.
“Como a maioria dos tumores tem hipóxia microrregional presente, os sinais de hipóxia de imagem da fluorescência atrasada PpIX permitem excelente contraste entre tecido normal e tumores”, diz Petusseau.
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Os pesquisadores concluíram que o monitoramento da fluorescência atrasada decorrente das emissões únicas da sonda fluorescente PpIX na presença de hipóxia tem vários benefícios na distinção entre tecido saudável e canceroso durante a cirurgia. “A aquisição de fluorescência imediata e tardia em um ciclo sequencial rápido permitiu a geração de imagens dos níveis de oxigênio de maneira independente da concentração de PpIX”, dizem eles.
“A tecnologia simples necessária e a capacidade de taxa de quadros rápida juntamente com a baixa toxicidade do PpIX tornam esse mecanismo de contraste traduzível para humanos. Ele poderia facilmente ser usado no futuro como um mecanismo de contraste intrínseco para orientação cirúrgica oncológica”, afirma Petusseau.
