Delivering or Augmenting Radiotherapy
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Aquasi metade de todos os pacientes com cancro recebem alguma forma de radioterapia durante o seu tratamento. A radioterapia utiliza radiação de alta energia para encolher tumores e matar células cancerígenas. A radioterapia mata as células cancerígenas danificando o seu ADN, induzindo a apoptose celular. A radioterapia pode danificar o DNA diretamente ou criar partículas carregadas (átomos com um número ímpar ou não de elétrons) dentro das células que, por sua vez, podem danificar o DNA. A maioria dos tipos de radiação utilizados para o tratamento do câncer utiliza raios-X, raios gama e partículas carregadas. Como tal, elas são inerentemente tóxicas para todas as células, não apenas para as células cancerígenas, e são administradas em doses tão eficazes quanto possível, não sendo demasiado nocivas para o organismo ou fatais. Devido a este tradeoff entre eficácia e segurança em relação ao tipo, localização e estágio do tumor, muitas vezes a eficácia do tratamento deve permanecer em níveis reduzidos, a fim de não ser manifestamente tóxico para os tecidos ou órgãos vizinhos próximos à massa tumoral.
Nanotecnologia específica tem focado a radioterapia como uma modalidade de tratamento que poderia se beneficiar muito das propriedades dos materiais nanométricos e aumento do acúmulo tumoral. Os principais mecanismos pelos quais essas plataformas nanoescalares dependem são o aumento do efeito da radioterapia, o aumento da terapia e/ou novas modalidades de radiação eletromagnética aplicadas externamente. Mais especificamente, a maioria destas plataformas nanotecnológicas depende da interacção entre raios X e nanopartículas devido às propriedades inerentes ao nível atómico dos materiais utilizados. Estas incluem nanopartículas de elevado número atómico Z que melhoram os efeitos Compton e fotoeléctricos da radioterapia convencional. Em essência, aumentando a eficácia enquanto se mantém a dosagem actual da radioterapia e a sua posterior toxicidade para o tecido circundante. Outras plataformas utilizam nanopartículas desencadeadas por raios X que liberam o medicamento localmente no local do tumor ou para sensibilizar as células cancerígenas à radioterapia em combinação com o medicamento.
Um outro tipo de terapia que depende da radiação electromagnética externa é a terapia fotodinâmica (PDT). É um procedimento anticancerígeno eficaz para tumor superficial que depende da localização do tumor de um fotossensibilizador seguido da ativação da luz para gerar espécies de oxigênio reativo citotóxico (ROS). Diversas plataformas de nanomateriais estão sendo pesquisadas para este fim. Muitas vezes feitos de um núcleo de lantanídeos ou háfnio-dopedido de alta Z, uma vez injetados estes podem ser irradiados externamente por raios X permitindo que o núcleo da nanopartícula emita os fótons de luz visível localmente no local do tumor. A emissão de fótons a partir das partículas ativa subseqüentemente um nanopartículas ou um fotossensibilizador local para gerar oxigênio (1O2) ROS simples para destruição do tumor. Além disso, estas nanopartículas podem ser usadas como PDT que gera ROS e para uma melhor terapia de radiação através do núcleo high-Z. Embora muitas destas plataformas estejam sendo inicialmente estudadas in vivo por injeção intratumoral para locais de tumores superficiais, algumas estão sendo testadas para entrega via injeção sistêmica a tumores de tecidos profundos. Os principais benefícios para o paciente seriam o fornecimento local de TDP a alvos tumorais de tecidos profundos, uma terapia alternativa para células cancerígenas que se tornaram resistentes à radioterapia e a redução da toxicidade (por exemplo, sensibilidade à luz) comum à TDP tradicional. Finalmente, outras plataformas utilizam uma forma de radiação de Cherenkov para um fim semelhante, de emissão local de fótons para utilizar como um gatilho para a TDP local. Estes também podem ser utilizados para alvos de tecidos profundos.