Aceleași microace dizolvabile ar putea îmbunătăți tratamentul fotodinamic pentru cancerul de piele
Terapia fotodinamică (PDT) utilizează un medicament sensibil la lumină și o lungime de undă specifică de lumină pentru a distruge celulele canceroase. Această metodă de tratament a devenit o opțiune importantă pentru anumite tipuri de cancer de piele, deoarece poate viza țesutul bolnav, limitând în același timp daunele aduse pielii înconjurătoare. PDT se confruntă cu o provocare fundamentală: atât medicamentul, cât și lumina trebuie să ajungă în aceeași zonă a țesutului. Deși medicamentele aplicate pe piele au dificultăți în a pătrunde profund, lumina își pierde intensitatea pe măsură ce trece prin țesut, limitând tratamentul la leziuni relativ superficiale.
O echipă de cercetători a dezvoltat o soluție potențială care abordează ambele probleme simultan. Un studiu publicat în Journal of Biomedical Optics de către o echipă de la Texas A&M University Biomedical Engineering și Sao Carlos Institute of Physics de la University of São Paulo a demonstrat că microacele dizolvabile, deja cunoscute pentru îmbunătățirea livrării medicamentelor prin piele, pot ajuta și la dispersarea luminii mai eficient în interiorul țesutului.
Microacele sunt structuri minuscule, cu o lungime mai mică de un milimetru, care pătrund fără durere în bariera exterioară a pielii. Fabricate din polimeri biodegradabili, acestea se dizolvă treptat după inserare. Studiile anterioare ale grupului de cercetare au arătat că microacele încărcate cu acid aminolevulinic (ALA), un medicament utilizat frecvent în PDT, au livrat tratamentul mai adânc și uniform în tumorile cutanate comparativ cu cremele tradiționale. Aceasta a dus la o producție mai uniformă a compusului activat de lumină responsabil pentru distrugerea celulelor canceroase la expunerea la lumină.
Studiul a abordat o întrebare diferită: pot microacele în sine să îmbunătățească livrarea luminii?
Pentru a investiga, cercetătorii au fabricat arii conținând sute de microace în formă de piramidă și le-au iluminat cu un laser verde. Prin fotografierea luminii care ieșea din arii din diferite unghiuri și analizând imaginile, au cartografiat modul în care microacele modificau calea luminii care intra.
Experimentele au arătat că aceste structuri minuscule funcționează aproape ca niște distribuitoare de lumină miniaturale. În loc să permită luminii să călătorească doar în linie dreaptă, microacele o redirecționează în multe direcții, printr-o combinație de reflexii interne și dispersie. Ca rezultat, lumina care iese din vârfurile acelor era distribuită mult mai uniform decât cea care trecea prin spațiile dintre ele.
Măsurătorile au arătat că lumina provenind din vârfurile microacele păstra o intensitate similară pe o gamă de unghiuri de vizualizare, indicând că structurile au generat un model de iluminare aproape uniform și multidirecțional. Acest tip de distribuție a luminii ar putea fi deosebit de util în țesuturile biologice, unde iluminarea convențională de suprafață lasă adesea unele regiuni subexpuse.
Echipa a dezvoltat, de asemenea, un model matematic pentru a examina modul în care mii de vârfuri de microace ar putea distribui lumina în interiorul țesutului. Analiza sugerează că acest model de dispersie mai larg ar putea reduce pierderea rapidă a intensității luminii, care apare de obicei cu iluminarea direcționată standard. În termeni practici, mai multă lumină de tratament ar putea ajunge în zonele greu de iluminat prin metode convenționale.
Pentru PDT, acest aspect ar putea fi crucial. Tratamentul de succes depinde nu doar de cantitatea de lumină livrată, ci și de modul în care această lumină activează uniform medicamentul fotosensibil în întreaga leziune. Iluminarea inegală poate lăsa zone de țesut insuficient tratate, crescând probabilitatea ca celulele canceroase să rămână. Prin ajutarea luminii să se disperseze mai uniform, microacele ar putea îmbunătăți activarea terapiei într-un volum mai mare de țesut.
Tehnologia ar putea fi utilizată în două moduri. O opțiune este utilizarea microacelor încărcate cu medicament la început, urmată de aplicarea unei a doua arii de microace concepute special pentru a îmbunătăți livrarea luminii. O altă posibilitate este un sistem unic de microace care îndeplinește simultan ambele funcții, livrând medicamentul în timp ce ghidează și redistribuie lumina. Astfel, abordarea ar putea simplifica tratamentul și îmbunătăți precizia, asigurându-se că eliberarea medicamentului și expunerea la lumină au loc în aceeași locație.
Cercetătorii subliniază că măsurătorile optice au fost efectuate într-un mediu de laborator simplificat, și nu în țesuturi vii. Studii suplimentare în modele de țesut și sisteme preclinice vor fi necesare pentru a determina cât de mult îmbunătățește efectul de redistribuire a luminii tratamentul în condiții reale.
Cu toate acestea, constatările sugerează că microacele dizolvabile ar putea face mai mult decât a livra medicamente. Prin combinarea administrării medicamentului cu o distribuție îmbunătățită a luminii într-un singur dispozitiv biodegradabil, ele ar putea contribui la extinderea domeniului de aplicare al terapiei fotodinamice și îmbunătățirea tratamentului cancerului de piele, care este în prezent dificil de tratat doar cu lumină.
