Ultrassom cria luz no interior do corpo para aplicações médicas

A técnica já foi utilizada para controlar o comportamento de animais de laboratório, usando apenas luz para controlar neurônios em seus cérebros.
[Imagem: Shan Jiang et al. - 10.1038/s41563-026-02556-z]

Luz no corpo

A luz tem um número crescente de aplicações na biologia e na medicina, podendo ser usada para estimular o crescimento celular, manipular sinais neurais e tratar alguns tipos de câncer por meio das terapias fotodinâmicas.

Mas há um porém: A luz não atravessa facilmente os tecidos, restringindo os tratamentos às camadas superficiais. A maioria das técnicas para levar a luz para as profundezas do corpo é invasiva, exigindo a remoção de tecido ou a inserção de uma fibra óptica. É por isso que essas terapias conseguem tratar primariamente tumores superficiais.

A solução para isso já chegou, pelas mãos de Shan Jiang e colegas da Universidade de Stanford, nos EUA.

Jiang criou uma forma não invasiva de direcionar luz para locais específicos em qualquer parte do corpo. Para isso, ele usou nanomateriais distribuídos pela corrente sanguínea, que então recebem ondas de ultrassom comuns e as utilizam como fonte de energia para criar pontos de luz precisos.

"O ultrassom é muito conveniente de usar e penetra muito mais profundamente no corpo do que a luz," explicou o professor Guosong Hong. "Com esses materiais, podemos produzir emissão de luz no cérebro, no intestino, na medula espinhal, nos músculos - praticamente em qualquer lugar - sem a necessidade de um implante físico."

Parece uma cerâmica comum, mas é um transdutor mecanoluminescente, um material que transforma vibrações em luz.
[Imagem: Shan Jiang et al. - 10.1038/s41563-026-02556-z]

Transdutor mecanoluminescente

A mágica toda é feita por uma cerâmica que você não conseguiria distinguir visualmente das usadas na construção civil, só que reduzida a um pó muito fino, com partículas nas dimensões micrométrica e nanométrica.

Mas na verdade não se trata de uma cerâmica comum. É um aluminato de estrôncio dopado com európio e disprósio (Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu,Dy), um material conhecido como transdutor mecanoluminescente, o que significa que ele transforma ondas mecânicas em luz.

Os pesquisadores processaram o material até formar nanopartículas, e então criaram um revestimento para envelopá-las, o que permite que as partículas fiquem suspensas em solução, uma solução biocompatível. Em seguida, eles injetaram essa solução em camundongos, nos quais os vasos sanguíneos transportaram os nanomateriais para todas as partes do corpo.

Basta então disparar os feixes de microondas que cada partícula vira um ponto de luz, onde quer que ela esteja. Os experimentos demonstraram a possibilidade de gerar luz em vários locais simultaneamente mesmo enquanto o ultrassom era usado para realizar exames comuns, criando luz à medida que o ponto focal do ultrassom se movia.

Matar vírus e bactérias

A coisa ficou ainda mais interessante quando as nanopartículas chegaram ao cérebro. Embora essa possibilidade só deva chegar aos seres humanos em casos muito especiais, o experimento mostrou a possibilidade de estimular diferentes neurônios. No caso da ativação dos neurônios motores, os experimentos permitiram forçar os animais a virar para a esquerda ou para a direita, dependendo da parte do cérebro que estava sendo ativada.

Mas há outros usos possíveis. O material mecanoluminescente usado nesta primeira demonstração produz luz azul, com um comprimento de onda de 490 nanômetros. Esse comprimento de onda pode ser usado para excitar neurônios ou em terapias fotodinâmicas para o câncer, mas outras cores poderão ser usadas para outras finalidades: Um material que emita luz ultravioleta poderá ser usado para matar bactérias e vírus, por exemplo.

"O que estamos demonstrando aqui é uma prova de conceito que mostra que é possível produzir emissão de luz de forma programável em profundidade no corpo," disse Hong. "Se pudermos substituir o material por um que seja mais seguro para uso em humanos, isso começará a pavimentar o caminho para aplicações clínicas."

Fonte: Ultrassom cria luz no interior do corpo para aplicações médicas