Pontos quânticos: aplicações em imunologia e relevância para uso clínico

Phileno Pinge-Filho – Universidade Estadual de Londrina

A emissão de luz fria e de baixo consumo de energia é uma das mais promissoras áreas da nanotecnologia, podendo ter aplicações em um grande número de áreas do conhecimento, tais como telecomunicações, chips óticos, iluminação em geral e nanomedicina.

Os pontos quânticos ("quantum dots") são definidos como minúsculos buracos em nanocristais semicondutores emissores de luz branca de estado sólido, quando estimulados por fótons ou elétrons. QD-LED é a abreviação de “Quantum Dots - Light Emitting Diodes”. Eu prefiro o termo “quantum dots” (QDs), parece mais próximo do nosso universo imunológico (citometria de fluxo, fenotipagem, laser, etc e tal).

O entendimento da física da luminescência em nanoescala e a aplicação desse conhecimento para o desenvolvimento de fontes de luz baseadas nos QDs é o foco de muitas pesquisas de laboratórios espalhados pelo mundo. Com base em ensaios que permitiram o encapsulamento de QDs e no polimento eficiente de suas superfícies, eles passaram a emitir luz visível quando excitados por radiação emitida por LEDs que operam na faixa próxima do infravermelho.

É assim, os QDs absorvem a luz na faixa do infravermelho, reemitindo luz visível. A cor da luz emitida varia em função da dimensão dos QDs e da composição química de sua superfície. Este novo dispositivo à base de materiais luminescentes é radicalmente diferente daqueles fabricados a partir de elementos emissores de luz azul, verde e vermelha. Esses componentes híbridos requerem uma mistura cuidadosa das cores primárias para se produzir luz branca, o que dificulta e encarece sobremaneira sua produção. Extrair de forma eficiente todas as três cores de um dispositivo único requer um design mais caro do chip, o que poderá não torná-lo competitivo com a iluminação fluorescente convencional, mas poderá ser atrativo para aplicações mais especializadas.

Devido a suas características físico-químicas inovadoras, os QDs fornecem uma perspectiva vantajosa para inúmeras aplicações médicas. A mais notável aplicação dos QDs é a sua utilização como ferramenta de diagnóstico e terapêutica em nanomedicina. Apesar dos muitos benefícios decorrentes da tecnologia dos QDs, a exposição intencional de seres humanos aos QDs tem levantado preocupações no sentido de seu impacto sobre a saúde humana. Estas preocupações baseiam-se predominantemente com a composição heterogênea de QDs, que geralmente é composta por cádmio e sulfato de zinco. Portanto, é imperativo que realizar ensaios que tragam uma melhor compreensão da atuação dos QDs em sistemas biológicos, entre eles, o sistema imunológico e o desenvolvimento de tumores. Felizmente, materiais luminescentes de pontos quânticos podem ser construídos de outros tipos de material, incluindo silício ou germânio nanoparticulados, semicondutores não tóxicos, utilizando íons de manganês como emissores de luz. O silício, que é abundante, barato e não tóxico, deverá ser o material ideal para a construção de QDs com aplicação em sistemas biológicos. Vamos esperar para ver! 

Referências bibliográficas

1-      Martin J. D. Clift, Vicki Stone. Quantum Dots: An Insight and Perspective of Their Biological Interaction and How This Relates to Their Relevance for Clinical Use. Theranostics 2012; 2(7):668-680. doi:10.7150/thno.4545.

2-      Drummen, G.P.C. Quantum Dots—From Synthesis to Applications in Biomedicine and Life SciencesInt. J. Mol. Sci. 2010, 11(1), 154-163; doi:10.3390/ijms11010154