Sensores de raios X orgânicos imprimíveis podem transformar o tratamento para pacientes com câncer

Uma equipe de pesquisa internacional, liderada pela Universidade de Wollongong (UOW), descobriu que sensores de raios X orgânicos vestíveis poderiam oferecer protocolos de radioterapia mais seguros para pacientes com câncer.

Mais de 400 pessoas são diagnosticadas com câncer todos os dias na Austrália e 50% dessas pessoas serão tratadas com radioterapia. Os efeitos colaterais do tratamento do câncer, incluindo a radiação, podem ser debilitantes.

Jessie Posar, da Escola de Física da UOW, está liderando a equipe de pesquisa que explora o comportamento de sensores orgânicos de raios-X. O artigo deles “Sensores de raios-X orgânicos flexíveis: resolvendo as principais restrições dos substratos PET”, publicado hoje (22 de novembro) em Materiais Funcionais Avançadosmostra resultados promissores.

“A radioterapia visa usar um feixe externo de radiação ionizante para matar ou danificar as células cancerígenas sem danificar as células ou órgãos saudáveis ​​circundantes. Isto requer a aplicação precisa dos protocolos de tratamento para otimizar os resultados e minimizar os efeitos colaterais”, disse o Dr. Posar.

“Por exemplo, a toxicidade aguda da pele é um efeito colateral comum e é sentida por 70% a 100% dos pacientes com câncer de mama. Portanto, está claro que o uso seguro da radiação na medicina é fundamental para melhores resultados de saúde para os australianos”.

Os pesquisadores examinaram os avanços nos sensores orgânicos de raios X vestíveis e descobriram que eles poderiam potencialmente transformar futuras opções de tratamento para pacientes com câncer.

“Ao contrário dos detectores tradicionais à base de silício, os semicondutores orgânicos são baratos, leves, imprimíveis, extensíveis e oferecem a primeira resposta biocompatível à radiação ionizante devido à sua composição à base de carbono”, disse o Dr. Posar.

“Esses sensores podem monitorar diretamente a exposição do corpo à radiação, permitindo ajustes em tempo real durante tratamentos de câncer, minimizando danos aos tecidos saudáveis. No entanto, o comportamento dos sensores orgânicos de raios X ainda é desconhecido e é isso que nossa equipe queria explorar”.

Os pesquisadores investigaram o desempenho eletrônico e a estabilidade de radiação de sensores orgânicos de raios X sob feixes de radiação clínica.

“Sob condições de radioterapia convencional, demonstramos que sensores orgânicos podem detectar raios X incidentes sem dependência da energia ou da taxa de dose do feixe recebido, enquanto transmitem 99,8% do feixe”, disse o Dr. Posar.

“Isso significa que ele pode ser usado em um paciente para monitorar a exposição aos raios X sem afetar o protocolo de tratamento para melhorar a segurança e os resultados clínicos”.

Os pesquisadores trabalharam com o Síncrotron Australiano da Organização de Ciência e Tecnologia Nuclear da Austrália (ANSTO), um dos dois únicos lugares no mundo que desenvolve uma modalidade de tratamento de radioterapia. Denominada Radioterapia por Microbeam, a modalidade visa tratar tumores que de outra forma seriam intratáveis, incluindo câncer cerebral.

Dr. Posar disse que embora tenha mostrado resultados de tratamento promissores, não há nenhum detector capaz de fornecer garantia de qualidade, limitando a eficácia do tratamento e a segurança do paciente.

“Nosso estudo demonstrou que sensores orgânicos flexíveis podem detectar raios X de microfeixes com uma precisão de 2% e que exibem tolerância à radiação semelhante aos detectores baseados em silício, garantindo uso confiável e de longo prazo sob esses campos de radiação perigosos”, disse o Dr. .

“Ainda há muita física desconhecida para explorar. Mas nosso trabalho mostra que os semicondutores orgânicos exibem as propriedades ideais para detecção de raios X vestíveis e personalizados para melhorar a precisão e a segurança em oncologia para o fornecimento de radiação sob medida que maximiza a eficácia terapêutica e reduz os danos para tecidos saudáveis.

“Esta inovação poderá revolucionar a radioterapia personalizada, oferecendo um novo nível de segurança e eficácia no atendimento ao paciente”.

A próxima etapa da pesquisa envolverá abordagens de ciência de dados para acelerar a descoberta e a tradução para aplicações de trabalho reais.

O Dr. Posar disse que a colaboração internacional contínua será fundamental para os desenvolvimentos atuais e futuros neste espaço. Seu colega e mentor, professor Marco Petasecca, da Escola de Física da UOW, reiterou a importância da colaboração.

“Nossa equipe tem um longo histórico de colaboração, que alcança nacional e internacionalmente os melhores grupos do mundo na área de desenvolvimento de sensores orgânicos”, disse o professor Petasecca.

“Colaboramos regularmente com o professor Paul Sellin da Universidade de Surrey; a professora Beaturice Fraboni da Universidade de Bolonha; o Dr. Bronson Philippa da James Cook University; o professor associado Matthew Griffith da University of South Australia; o Center for Organic Electronics e o Centro Nacional Australiano de Fabricação na Universidade de Newcastle.”

O professor Attila Mozer, do Instituto de Pesquisa de Polímeros Inteligentes da UOW, disse que estar envolvido nesta pesquisa tem sido uma jornada de desaprendizado para descobrir algo novo.

“O desempenho dos diodos orgânicos expostos à luz solar natural aumentou quase 600% nas últimas duas décadas, devido ao trabalho de dezenas de milhares de cientistas e centenas de milhões de dólares em financiamento em todo o mundo durante esse período”, disse o professor Mozer. disse.

“Quando começamos a usar essencialmente os mesmos materiais para detecção de radiação, precisávamos desaprender a maioria dos paradigmas bem estabelecidos para fazer o progresso que apresentamos hoje. Tem sido um aspecto realmente fascinante desta pesquisa.”

UOW Ph.D. a estudante Aishah Bashiri, com o tema da tese sobre novos detectores de radiação para dosimetria em técnicas avançadas de radioterapia, é supervisionada pelo Dr. Posar, Professor Petasecca e Professor Mozer. Ela é a primeira autora do artigo.