Um novo dispositivo portátil, sem fio e de baixo custo criado na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP poderá tornar o tratamento contra o câncer mais seguro e eficiente. O aparelho é capaz de identificar previamente qual a dose ideal de medicamentos que o paciente deve receber, evitando um consumo abaixo ou acima do desejado. Com a tecnologia, o objetivo é que os efeitos colaterais ao paciente sejam reduzidos e o tratamento não falhe por aplicação insuficiente de remédios. Os resultados do trabalho geraram um artigo que foi publicado na IEEE Sensors Journal, revista científica norte-americana.
O equipamento foi desenvolvido para tratamentos que utilizam a Terapia Fotodinâmica (TFD) no combate ao câncer. Essa técnica, que atualmente já é empregada contra o câncer de pele, não é invasiva e destrói de forma seletiva as células cancerígenas com o auxílio da luz, que é aplicada na região do corpo afetada estimulando os fotossensibilizadores (medicamentos que são “ativados” por sinais luminosos, podendo ser consumidos via oral, intravenosa ou por meio de cremes). Para que a intervenção seja eficaz e segura, tanto a intensidade e o tempo de irradiação da luz como a dose do remédio devem ser estimados de forma precisa.
“Nossa plataforma realiza uma espécie de tratamento prévio de células cancerígenas coletadas de uma biópsia. Com isso, conseguimos determinar a dose e a concentração ideais dos fotossensibilizadores que devem ser aplicados posteriormente no paciente, o tempo necessário de exposição à luz, bem como a intensidade indicada da irradiação. Dessa forma, é possível reduzir os custos do tratamento, evitar desconfortos causados pela terapia e impedir que células sadias sejam mortas, diminuindo os efeitos colaterais”, explica Rodrigo Gounella, autor da pesquisa e doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da EESC.
Com custo aproximado de R$ 400,00, o aparelho da USP é composto de um sistema de iluminação com 16 leds controlados individualmente, um pequeno computador de alto desempenho com sistema de comunicação por bluetooth e wi-fi e um conjunto de baterias com autonomia de 54 horas. Para controlar o equipamento e facilitar a operação do usuário, foi desenvolvido um aplicativo que envia comandos em tempo real ao dispositivo durante a terapia, como, por exemplo, aumentar ou diminuir a intensidade das luzes, que têm suas doses monitoradas pelo app enquanto o tratamento é realizado.
Eficácia no tratamento
Para testar a plataforma, os cientistas da EESC avaliaram sua eficácia contra uma linhagem de células humanas infectadas com câncer de estômago, que foram escolhidas porque um dos objetivos dos pesquisadores no futuro é desenvolver cápsulas endoscópicas ingeríveis com leds e sistema de comunicação embutidos que permitam realizar TFD diretamente no órgão. Para iniciar o experimento no dispositivo, porções de ácido aminolevulínico, um dos principais medicamentos utilizados em terapias fotodinâmicas, foram aplicadas sobre a amostra celular e, então, os leds foram acesos, dando início à terapia.
“Os dados obtidos mostraram que o aparelho foi capaz de determinar a quantidade ideal de medicamento e a dose de luz indicada para matar as células doentes, que foram destruídas após 49 minutos de tratamento”, conta João Paulo Pereira do Carmo, orientador do estudo e professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC. Com base nesse tipo de informação preliminar, o médico responsável pelo paciente poderá definir a dose final de luz e medicamento necessária de acordo com o estágio de desenvolvimento do câncer no organismo.
De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), em 2018 foram registrados em todo mundo cerca de 18 milhões de casos de câncer, com 9,6 milhões de óbitos, sendo a segunda maior causa de morte do planeta. No Brasil, a estimativa do Instituto Nacional de Câncer (Inca) para o triênio 2020-2022 é de que em cada ano ocorrerão 625 mil novos casos da doença no País. O câncer de pele não melanoma será o mais incidente, com cerca de 177 mil registros, seguido pelos cânceres de mama e próstata (66 mil cada), cólon e reto (41 mil), pulmão (30 mil) e estômago (21 mil).
Segundo os pesquisadores da USP, a portabilidade do novo dispositivo, seu baixo custo e a grande autonomia oferecida são fatores que prometem facilitar a entrada do produto no mercado – a expectativa é de que o equipamento esteja disponível para comercialização em até dois anos. Embora já existam alguns aparelhos semelhantes ao desenvolvido na EESC, todos eles apresentam desvantagens. Além de não serem portáteis, são mais caros, não conseguem regular a intensidade da luz nem controlar o experimento em tempo real. Além disso, a maioria dos equipamentos possui leds conectados em série, ou seja, se um deles falha, todos os outros também param de funcionar.
Financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), o estudo foi realizado em colaboração com pesquisadores do Centro de Pesquisa de Ótica e Fotônica (CePOF), sediado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP. O artigo Wireless Portable Evaluation Platform for Photodynamic Therapy: in-vitro assays on Human Gastric Adenocarcinoma Cells foi publicado no IEEE Sensors Journal em 3 de fevereiro.
(Texto: Henrique Fontes, da Assessoria de Comunicação do SEL)
Mais informações: e-mail comunica.sel@usp.br, na Assessoria de Comunicação do SEL
