Câmera de cristal vê o interior do corpo humano com precisão inédita

Os cristais de perovskita são cultivados em condições cuidadosamente controladas a partir da fusão, e então cortados nas dimensões apropriadas para construir os detectores.
[Imagem: Mercouri Kanatzidis/Northwestern University]

Medicina nuclear

Os médicos recorrem a exames de medicina nuclear para observar o coração pulsar, monitorar o fluxo sanguíneo e detectar doenças ocultas no interior do corpo. Mas os aparelhos para fazer esses exames são caríssimos porque dependem de detectores difíceis de fabricar, feitos com compostos sintéticos que podem custar até milhões de dólares para fazer uma única câmera.

Agora, Nannan Shen e colegas das universidades Northwestern (EUA) e Soochow (China) construíram o primeiro detector desse tipo baseado em cristais de perovskita, o que promete tornar as imagens de medicina nuclear mais nítidas, mais seguras, mais rápidos e, sobretudo, muitíssimo mais baratas.

"As perovskitas são uma família de cristais mais conhecida por transformar o campo da energia solar," explicou o professor Mercouri Kanatzidis, coordenador da equipe. "Agora, elas estão prontas para fazer o mesmo pela medicina nuclear. Esta é a primeira prova clara de que os detectores de perovskita podem produzir o tipo de imagens nítidas e confiáveis que os médicos precisam para prestar o melhor atendimento aos seus pacientes."

De fato, foi o grupo do professor Kanatzidis que construiu, em 2012, as primeiras células solares de filme sólido feitas de perovskitas. E, no ano seguinte, eles descobriram que cristais únicos de perovskita são ótimos em detectar raios X e raios gama. Aquela descoberta, possibilitada pelo desenvolvimento de monocristais de alta qualidade, desencadeou uma onda mundial de pesquisas na área, efetivamente abrindo um novo campo em materiais duros para a detecção de radiação.

Os ganhos são múltiplos, para os pacientes e para os médicos, que terão imagens muito melhores.
[Imagem: Nannan Shen et al. - 10.1038/s41467-025-63400-7]

Detector de raios gama

A medicina nuclear, como a tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT), funciona como uma câmera invisível. Os médicos implantam um radiotraçador minúsculo, seguro e de curta duração em uma parte específica do corpo do paciente. O traçador emite raios gama, que atravessam os tecidos e, por fim, atingem um detector externo. Cada raio gama é como um píxel de luz. Após coletados milhões desses píxeis, programas de computador constroem uma imagem 3D dos órgãos estudados.

Os detectores de hoje são feitos de telureto de cádmio e zinco (CZT) ou iodeto de sódio (NaI). Os primeiros são incrivelmente caros, chegando a custar de centenas de milhares a milhões de dólares nas quantidades necessárias para construir uma única câmera, além de serem frágeis e propensos a rachaduras. Os detectores de NaI são mais baratos, mas são volumosos e produzem imagens mais borradas, como tirar uma foto através de uma janela embaçada.

Ao cultivar e moldar cuidadosamente seus monocristais de perovskita, os pesquisadores criaram um sensor pixelado - assim como os píxeis de uma câmera digital - que, em vez de luz visível, captura raios gama e raios X com uma clareza e estabilidade recordes.

Melhores imagens e benefícios para os pacientes

O protótipo do detector mostrou-se capaz de diferenciar raios gama de diferentes energias com a melhor resolução já alcançada até hoje. Ele também detectou sinais extremamente fracos de um radiotraçador médico (tecnécio-99m) comumente usado na prática clínica, detectando detalhes minúsculos, produzindo imagens nítidas que identificam fontes radioativas espaçadas por apenas alguns milímetros de distância. O detector também se manteve altamente estável, coletando quase todo o sinal do traçador sem perda ou distorção.

Como esses novos detectores são mais sensíveis, os pacientes podem precisar de tempos de varredura mais curtos ou doses menores de radiação.

"Este trabalho demonstra até onde podemos levar os detectores de perovskita para além do laboratório," disse Kanatzidis. "Quando descobrimos pela primeira vez, em 2013, que monocristais de perovskita podiam detectar raios X e raios gama, mal podíamos imaginar seu potencial. Agora, estamos mostrando que detectores baseados em perovskita podem fornecer a resolução e a sensibilidade necessárias para aplicações exigentes, como imagens de medicina nuclear. É emocionante ver essa tecnologia se aproximando do impacto no mundo real."

Fonte: Câmera de cristal vê o interior do corpo humano com precisão inédita