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Estado de Minas

Câmera inspirada em olho de borboleta torna cirurgia de câncer mais eficaz


postado em 05/04/2018 15:06

O complexo funcionamento dos olhos de um gênero de borboleta foi a inspiração para que cientistas americanos desenvolvessem uma nova câmera capaz tornar as cirurgias de câncer mais eficazes e rápidas.

A inovação, descrita em artigo publicado nesta quinta-feira, 5, na revista científica Optica, permite ao cirurgião diferenciar com precisão as células cancerosas das normais, evitando tanto os danos aos tecidos saudáveis como as remoções incompletas dos tumores.

A pequena câmera funciona conectada a óculos especiais que são utilizados pelo cirurgião durante o procedimento. Pelo dispositivo, o cirurgião consegue enxergar os sinais infravermelhos - que normalmente são invisíveis - emitidos pelas células de câncer quando elas são "rotuladas" com fluorescência.

De acordo com os autores do estudo, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e da Universidade de Washington em St. Louis - ambas dos Estados Unidos - o olho da borboleta possui nanoestruturas sensíveis à informação multiespectral - isto é, o animal consegue captar não apenas as imagens coloridas produzidas pela luz visível, mas também imagens fluorescentes em espectro próximo ao infravermelho.

"Observando a maneira como a natureza desenhou o sistema visual dos insetos, podemos trabalhar para solucionar problemas sérios que existem hoje na cirurgia de câncer e, assim, ter certeza de que nenhuma célula de câncer foi deixada de lado durante a cirurgia", afirmou o coordenador da pesquisa, Viktor Gruev, da Escola de Medicina da Universidade de Illinois.

"Essa tecnologia é mais sensível, mais precisa, muito mais compacta e mais barata que os instrumentos atualmente disponíveis que foram aprovados pela FDA (a agência reguladora de medicamentos e alimentos dos Estados Unidos) para detectar esses sinais", afirmou Gruev.

Segundo Gruev, muitos cirurgiões dependem da visão e do tato pare encontrar os tecidos tumorais durante as cirurgias. Grandes hospitais ou centros especializados de tratamento do câncer também utilizam agentes fluorescentes próximos do infravermelho, que se acumulam nos tumores, de forma que os médicos possam distingui-los em dispositivos específicos.

No entanto, esses equipamentos são extremamente caros, o que limita sua utilização em hospitais menores, além de serem muito grandes, o que dificulta sua integração nos locais de cirurgia. Mas o principal problema é que sua utilização exige a iluminação seja reduzida para que os instrumentos possam captar o fraco sinal fluorescente, o que prejudica a visão dos cirurgiões durante o procedimento.

"Cerca de 95% dos hospitais nos Estados Unidos têm salas de cirurgia pequenas. Não importa o quanto a tecnologia seja boa, se os dispositivos forem muito grandes eles simplesmente não cabem no local de cirurgia", afirmou o autor principal do artigo, Missael Garcia, também da Universidade de Illinois.

Para desenvolver o novo instrumento, os cientistas se basearam no funcionamento das borboletas do gênero Morpho, que é bastante comum no Brasil e geralmente é reconhecida pelas suas asas com bordas pretas e um azul vivo no centro.

Os pesquisadores construíram a nova câmera com o mesmo tipo de nanoestruturas especializadas que são encontradas no olho das borboleta Morpho, que as tornam capazes de enxergar imagens multiespectrais. Como a câmera registra simultaneamente as imagens coloridas comuns e os sinais infravermelhos, não é preciso reduzir as luzes da sala de cirurgia.

"Os óculos que são integrados à nossa câmera com tecnologia 'bioinspirada' protegem os olhos do cirurgião e, ao mesmo tempo, projetam a informação fluorescente quando o médico quiser. Os óculos têm custo incrivelmente baixo. Estimamos que custará cerca de US$ 200, enquanto o instrumento mais barato aprovado pela FDA custa US$ 20 mil", disse Gruev.

Em colaboração com os cientistas da Universidade de Washington, o grupo liderado por Gruev testou a câmera em camundongos e em humanos. A câmera foi capaz de encontrar tumores de mama em camundongos, utilizando um marcador fluorescente próximo ao infravermelho, que tinge especificamente as células do tipo de câncer que o animal apresentava.

Como a câmera enxerga para além da luz visível e consegue captar sinais que estão sob a superfície do tecido, os cirurgiões podem até mesmo localizar tumores através da pele. "Podemos captar as imagens antes de fazer a incisão, identificando assim os potenciais pontos de interesse a fim de reduzir a incisão", disse Garcia.

A câmera também foi testada para a localização de nódulos linfáticos em pacientes humanos com câncer de mama. "Os médicos precisam remover todos os nódulos linfáticos no entorno um tumor para ver se o câncer se espalhou. Para enxergar melhor os nódulos, os cirurgiões costumam marcá-los", disse Gruev.

No experimento, os cirurgiões empregaram um marcador verde fluorescente de utilização comum em cirurgias, que também emite um sinal invisível no espectro infravermelho.

Os cientistas compararam a eficácia dos médicos na identificação dos nódulos linfáticos em um paciente com câncer de mama quando eles procuravam os tecidos marcados em verde olhando diretamente para o local da operação, e quando eles os procuravam utilizando a "câmera de olho de borboleta".

"Nossa tecnologia é muito mais rápida, porque uma das suas vantagens é produzir imagens mais profundas do tecido. Às vezes, quando eles (os médicos) procuram por tecidos coloridos em verde, é preciso observar por certo tempo, porque os nódulos estão sob a superfície. Com a fluorescência, eles podem olhar através da pele ou do tecido, identificando os nódulos muito mais rapidamente", explicou Gruev.

(Fábio de Castro)

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