Estudo de nanopartículas magnéticas aplicadas no tratamento contra o câncer

Abstract

Resumo: De acordo com a Organização Mundial da Saúde, o câncer é a segunda maior causa de morte no mundo, sendo responsável por um número estimado de 9,6 milhões de mortes no ano de 2018. Os tratamentos consolidados e atualmente utilizados possuem fortes efeitos colaterais, sendo que em alguns casos os pacientes são obrigados a suspendê-los para alívio destes efeitos. Diversos tratamentos alternativos estão sendo estudados, visando principalmente à redução destes efeitos colaterais. Dentre estes, destaca-se o uso de nanopartículas magnéticas (NPMs), cujas principais características que as tornam biocompatíveis com seres humanos são o seu pequeno tamanho (10 a 200 nm), baixa toxicidade, além da possibilidade de serem recobertas com materiais funcionais. Tradicionalmente as aplicações contra o câncer envolvem a inserção das NPMs no interior das células cancerosas seguida da aplicação de campos magnéticos de baixa intensidade e alta frequência por até uma hora, provocando aquecimento localizado das células cancerosas, que pode levar à sua morte. A proposta do presente trabalho difere das técnicas citadas na literatura e consiste na utilização de NPMs para causar destruição da célula cancerosa pelo movimento abrupto da NPM no interior da célula, através da aplicação de apenas um pulso de campo magnético externo de alta intensidade e curta duração. Com a aplicação de apenas um pulso de aproximadamente 1 ms de duração e pico de densidade de fluxo magnético de 0,5 T as NPMs deslocaram-se, em média, cerca de 7,1 ?m. O movimento abrupto da NPM pode causar ruptura da membrana celular, bem como a destruição de outras estruturas no interior da célula cancerosa, sem causar danos às células sadias, pois seu raio de ação fica limitado ao interior das células cancerosas ou em seu entorno. Técnicas de geração de campos magnéticos pulsados assim como a microscopia confocal de alta resolução para visualização das NPMs são utilizadas no decorrer do trabalho. Palavras-chave: nanopartículas magnéticas, tratamentos contra câncer, campo magnético pulsado.

Abstract: According to the World Health Organization, cancer is the second leading cause of death in the world, accounting for an estimated 9.6 million deaths in 2018. Consolidated and currently used treatments have strong side effects, and in some cases patients are required to discontinue treatment to relieve these effects. Several alternative treatments are being studied, mainly aiming to reduce these side effects. Among these, the use of magnetic nanoparticles (MNPs) is highlighted, whose main characteristics that make it biocompatible with humans are its small size (10 to 200 nm), low toxicity, and the possibility of being coated with functional materials. Traditionally cancer applications involve the insertion of MNPs inside cancer cells followed by the application of low intensity and high frequency magnetic fields, causing localized heating of cancer cells, which can lead to their death. The purpose of this work is to use MNPs to cause cancer cell destruction, not by heating, but by abrupt MNP movement within the cell by applying a high intensity external pulsed magnetic field. The result obtained shows that with a pulse of 0.5 T of magnetic flux density and 1 ms of duration, the MNPs moved in average approximately 7.1 ?m. The abrupt movement of MNP can cause cell membrane rupture as well as the destruction of other structures within the cancer cell without causing damage to healthy cells because their range is limited to cell size. Pulsed magnetic field generation techniques as well as high resolution confocal microscopy for MNP visualization are used throughout the work. Keywords: magnetic nanoparticles, cancer treatments, pulsed magnetic field.