Desenvolvimento e implementação de novas técnicas acústicas, magnéticas e ópticas para aplicações diagnósticas e terapêuticas

Resumo

Os avanços científicos e tecnológicos em transdutores biomédicos estão proporcionando o desenvolvimento de novas plataformas híbridas para o apoio ao diagnóstico e terapia. Essas tecnologias híbridas são denominadas de sistemas teranósticos. O Grupo de Inovação em Instrumentação Médica e Ultrassom (GIIMUS) da USP de Ribeirão Preto, em colaboração com outros centros nacionais e internacionais, tem explorado novas tecnologias ultrassônicas em combinação com outras técnicas magnéticas e ópticas para aplicações em biomedicina. Por exemplo, se um meio está marcado com nanopartículas magnéticas e está sob a ação de um campo magnético oscilante externo, ele ficará magnetizado e ocorrerão pequenas vibrações mecânicas devido à força magnética entre o campo externo e a própria magnetização das partículas. Nesse caso, a localização das partículas e as propriedades mecânicas desse meio poderão ser diagnosticadas usando medidas de susceptometria magnética e técnicas de elastografia por ultrassom. Além disso, esse mesmo meio poderá ser aquecido para fins terapêuticos usando também um campo magnético externo oscilante e/ou radiação ultrassônica de alta potência. O mapeamento da variação térmica das estruturas internas do tecido poderá ser obtido com o próprio sistema de ultrassom. Da mesma forma, quando um meio for excitado com luz pulsada, esta será absorvida e ondas mecânicas serão geradas devido ao efeito termoelástico. Essas ondas de pressão poderão ser detectadas usando transdutores ultrassônicos configurados apenas como receptores acústicos. Dessa forma, usando marcadores magnéticos e/ou ópticos, podem-se gerar imagens moleculares usando perturbação mecânica por forças de não contato usando excitação magnética e óptica e detecção das propriedades mecânicas e térmicas do meio usando técnicas ultrassônicas. As principais metas a serem desenvolvidas neste projeto consistirão em: 1- Implementação e aplicação de novas técnicas elastográficas por ultrassom em uma plataforma de ultrassom programável dedicada (Verasonics ®); 2- Desenvolvimento e aplicação de plataformas teranósticas usando luz e magnetismo para gerar perturbações mecânicas das estruturas internas dos tecidos marcados com nanopartículas funcionalizadas e diagnóstico das propriedades viscoelásticas e térmicas dessas estruturas por métodos ultrassônicos; 3- Aplicação de um transdutor híbrido composto de susceptometria magnética e ultrassonografia para estudo da farmacocinética em modelos animais marcados com nanopartículas magnéticas funcionalizadas; 4 - Estudos das micro estruturas ósseas usando forças de radiação ultrassônica focalizada de alta frequência (MHz) e detecção da radiação acústica em baixa frequência. (AU)