Tomografia fluorescente

o Tomografia fluorescente é uma técnica de imagem usada principalmente em diagnósticos in vivo. Baseia-se no uso de corantes fluorescentes que funcionam como biomarcadores. Hoje, o procedimento é usado principalmente em pesquisas ou em estudos pré-natais.

O que é tomografia de fluorescência?

A tomografia de fluorescência registra e quantifica a distribuição tridimensional de biomarcadores fluorescentes em tecidos biológicos. Os chamados fluoróforos, isto é, as substâncias fluorescentes, absorvem inicialmente a radiação eletromagnética na faixa do infravermelho próximo. Em seguida, eles emitem radiação novamente em um estado de energia ligeiramente inferior. Este comportamento das biomoléculas é denominado fluorescência.

A absorção e a emissão ocorrem na faixa de comprimento de onda entre 700 - 900 nm do espectro eletromagnético. As polimetinas são usadas principalmente como fluoróforos. Esses são corantes que possuem pares de elétrons conjugados na molécula e, portanto, são capazes de absorver fótons para excitar os elétrons. Essa energia é liberada novamente com emissão de luz e geração de calor.

Enquanto o corante fluorescente está brilhando, sua distribuição no corpo pode ser visualizada. Como os meios de contraste, os fluoróforos são usados ​​em outros procedimentos de imagem. Eles podem ser administrados por via intravenosa ou oral, dependendo da área de aplicação. A tomografia de fluorescência também é adequada para uso em imagem molecular.

Função, efeito e objetivos

A tomografia de fluorescência é geralmente usada na faixa do infravermelho próximo porque a luz infravermelha de ondas curtas pode facilmente passar pelo tecido corporal. Apenas a água e a hemoglobina são capazes de absorver a radiação nesta faixa de comprimento de onda. Em um tecido típico, a hemoglobina é responsável por aproximadamente 34 a 64 por cento da absorção. É, portanto, o fator determinante para este procedimento.

Existe uma janela espectral na faixa de 700 a 900 nanômetros. A radiação dos corantes fluorescentes também está nesta faixa de comprimento de onda. Portanto, a luz infravermelha de ondas curtas pode penetrar bem no tecido biológico. A absorção residual e o espalhamento da radiação são fatores limitantes do procedimento, de forma que sua aplicação fica limitada a pequenos volumes de tecido. Os corantes fluorescentes do grupo das polimetinas são usados ​​principalmente como fluoróforos atualmente. No entanto, como esses corantes são destruídos lentamente com a exposição, seu uso é consideravelmente limitado. Pontos quânticos feitos de materiais semicondutores são uma alternativa.

São nanocorpos, mas podem conter selênio, arsênio e cádmio, de modo que seu uso em humanos deve ser excluído em princípio. Proteínas, oligonucleotídeos ou peptídeos atuam como ligantes para a conjugação com os corantes fluorescentes. Em casos excepcionais, também são usados ​​corantes fluorescentes não conjugados. O corante fluorescente "verde indocianina" tem sido usado como meio de contraste em angiografia em humanos desde 1959. Os biomarcadores de fluorescência conjugada não estão atualmente aprovados para humanos. Para pesquisa de aplicação para tomografia de fluorescência, apenas experimentos com animais são realizados hoje.

O biomarcador de fluorescência é aplicado por via intravenosa e a distribuição do corante e seu acúmulo no tecido a ser examinado são então examinados de maneira resolvida no tempo. A superfície do corpo do animal é digitalizada com um laser NIR. Uma câmera registra a radiação emitida pelo biomarcador de fluorescência e combina as imagens em um filme 3D. Desta forma, o caminho dos biomarcadores pode ser seguido. Ao mesmo tempo, o volume do tecido marcado também pode ser registrado para que seja possível estimar se é possivelmente tecido tumoral. Hoje a tomografia de fluorescência é usada de muitas maneiras em estudos pré-clínicos. Também está sendo realizado um trabalho intensivo sobre possíveis utilizações em diagnósticos humanos.

A pesquisa desempenha um papel de destaque aqui por sua aplicação no diagnóstico do câncer, especialmente para o câncer de mama. Supõe-se que a mamografia fluorescente tem potencial para um método de rastreamento rápido e barato para o câncer de mama. Já em 2000, a Schering AG apresentou um verde de indocianina modificado como meio de contraste para este processo. No entanto, ainda não foi aprovado. Uma aplicação para controlar o fluxo linfático também é discutida. Outra área potencial de aplicação seria o uso do método para avaliação de risco em pacientes com câncer. A tomografia de fluorescência também tem grande potencial para a detecção precoce da artrite reumatoide.

Riscos, efeitos colaterais e perigos

A tomografia de fluorescência tem várias vantagens sobre algumas outras técnicas de imagem. É um procedimento altamente sensível no qual até mesmo as menores quantidades de fluoróforo são suficientes para a imagem. Sua sensibilidade pode ser comparada com os procedimentos de medicina nuclear PET (tomografia por emissão de pósitrons) e SPECT (tomografia computadorizada por emissão de fóton único).

Nesse aspecto, é ainda superior à ressonância magnética (ressonância magnética). Além disso, a tomografia de fluorescência é um método muito barato. Isso se aplica ao investimento e operação do equipamento, bem como à implementação da investigação. Além disso, não há exposição à radiação. No entanto, a desvantagem é que as altas perdas por espalhamento diminuem drasticamente a resolução espacial com o aumento da profundidade do corpo. Portanto, apenas pequenas superfícies de tecido podem ser examinadas. Em humanos, os órgãos internos não podem ser bem representados no momento. No entanto, existem tentativas de limitar os efeitos de espalhamento desenvolvendo métodos seletivos no tempo.

Os fótons fortemente dispersos são separados dos fótons apenas ligeiramente dispersos. Este processo ainda não está totalmente desenvolvido. Há também a necessidade de pesquisas adicionais no desenvolvimento de um biomarcador de fluorescência adequado. Os biomarcadores de fluorescência anteriores não são aprovados para humanos. Os corantes utilizados atualmente são degradados pela ação da luz, o que representa uma desvantagem considerável para o seu uso. As alternativas possíveis são os chamados pontos quânticos feitos de materiais semicondutores, mas, devido ao seu conteúdo de substâncias tóxicas como cádmio ou arsênio, não são adequados para uso em diagnósticos in vivo em humanos.