Engenheiros e médicos descobriram que a adição de nanopartículas que absorvem luz à solução salina cirúrgica pode tornar a remoção de cálculos renais a laser até sete vezes mais eficiente, sem aumentar os riscos de calor ou danificar tecidos saudáveis.
Pesquisadores da Universidade de Chicago e da Universidade Duke desenvolveram uma solução salina com infusão de nanopartículas que melhora a eficiência e a segurança da litotripsia a laser para cálculos renais.
O estudo, publicado em Ciência Avançadademonstra que a condução de nanofluidos poliméricos pode aumentar o desempenho do laser em até sete vezes sem aumentar o dano tecidual.
A litotripsia a laser é um processo em que os urologistas usam um pequeno laser assistido por vídeo para fragmentar pedras renais dolorosas e potencialmente prejudiciais em pequenos pedaços.
Para tornar o método o mais perfeito possível, os cálculos renais precisam ser desintegrados nas partículas mais finas possíveis, de preferência em pó, para que possam ser removidos com segurança por sucção.
Porém, o uso de lasers mais potentes gera calor additional que pode danificar os tecidos adjacentes e causar desconforto ao paciente.
Obviamente, você não quer bombear energia demais para os rins, porque isso é muito perigoso. O que demonstramos em nosso trabalho é uma forma de aproveitar melhor a energia do laser que já está sendo utilizada.
Po-Chun Hsu, assistente. Professor, Escola Pritzker de Engenharia Molecular, Universidade de Chicago
As implicações desta pesquisa poderiam levar à redução da duração da cirurgia, tempos de recuperação mais rápidos e uma menor taxa de recorrência para uma condição que afeta 11% da população americana.
Uma solução em solução
A equipe interdisciplinar desenvolveu a solução enquanto explorava métodos para melhorar o desempenho sem modificar o próprio laser.
A solução deles foi uma nova dispersão de polímero nanopartículas em solução salina.
A solução salina, uma água clínica levemente salgada, é usada pelos médicos para expandir a parte oca do rim e garantir visibilidade durante a litotripsia. Normalmente, uma porção significativa da energia do laser é perdida na solução salina na forma de calor durante o procedimento.
No entanto, os pesquisadores descobriram que a incorporação de nanopartículas escuras que absorvem comprimentos de onda específicos do laser nesta solução salina permite que o laser permaneça focado na pedra, em vez de refletir ou dissipar energia.
Este avanço multiplica a quantidade de energia do laser transmitida e absorvida pelas pedras nos rins, melhorando substancialmente a desintegração.
Cada laser tem seu próprio comprimento de onda inerente com base na tecnologia pela qual o laser foi gerado. As pessoas pensavam: ‘Se o comprimento de onda for fixo, não será possível alterar a absorção do laser no fluido de trabalho ou na pedra que você está tentando atingir. O Nanofluid traz uma nova dimensão, independente da composição da pedra, independente do laser, que pode afetar este procedimento físico tão complexo.
Pei Zhong, autor correspondente do estudo e professor da Duke College.
No entanto, de acordo com Qingsong Fan, pesquisador de pós-doutorado na UChicago PME, nem todos os nanofluidos são adequados para procedimentos médicos.
Em primeiro lugar, a solução deve ser absorvente nos comprimentos de onda do laser, que é cerca de 2.000 nm ou dois µm. O segundo critério é que as nanopartículas se dispersem bem na água porque é assim que irrigamos o rim. E o terceiro e mais importante critério é que seja seguro.
Qingsong Fan, autor do estudo, pesquisador de pós-doutorado na UChicago PME
Testes realizados em cálculos renais cultivados em laboratório indicaram que a equipe alcançou com sucesso todos os três objetivos. O nanofluido melhorou a eficiência da ablação de cálculos em 38 a 727% durante o tratamento native e em 26 a 75% no tratamento de escaneamento.
A exposição de células vivas ao nanofluido por períodos variados, até 24 horas, mostrou que a solução eficaz de nanopartículas também não period tóxica e period segura.
Em aplicações práticas, no entanto, este materials não estará em contacto com as células durante quase esse período. A litotripsia é um procedimento ambulatorial que normalmente dura cerca de 30 minutos. Hsu está otimista de que o aumento da eficiência de absorção poderia reduzir esse tempo para 10 minutos.
“Se você passar muito tempo nesta cirurgia, o calor residual do laser se acumulará e isso será mais prejudicial do que a própria ablação.”, disse Hsu.
Pedras Diferentes, Lasers Diferentes
A pesquisa concentrou-se em lasers de hólmio: ítrio-alumínio-granada (Ho-YAG) e pedras nos rins cultivadas artificialmente. O Ho-YAG, reconhecido como padrão ouro para litotripsia a laser, é o tipo de laser mais utilizado, embora não seja a única opção disponível.
Alguns lasers têm um bom desempenho na remoção de pó, outros lasers têm um desempenho melhor na fragmentação, mas nenhum laser pode ter um desempenho excepcionalmente bom tanto na remoção de pó quanto na fragmentação. A menos que você esteja em um hospital importante como a Universidade de Chicago ou o Duke, os médicos comunitários podem não ter condições de pagar vários lasers. O nanofluido tem potencial para melhorar o desempenho de cada laser em diferentes cenários clínicos.
Pei Zhong, autor correspondente do estudo e professor da Duke College.
Os próximos passos envolverão a realização de testes para avaliar a eficácia da nova técnica com vários lasers de litotripsia padrão e a avaliação de seus efeitos em cálculos renais reais, em oposição àqueles cultivados em laboratório.
Referência do periódico:
Ventilador, Q., e outros. (2025) Litotripsia a laser aprimorada com nanofluido usando nanopartículas de polímero condutor. Ciência Avançada. doi.org/10.1002/advs.202507714