Avaliação das condições de nucleação acústica na terapia sonodinâmica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Cumpalli, Alejandra Ayulo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Acoustic nucleation; Cancer cells; Células cancerígenas; Nucleação acústica; Sonodynamic therapy; Terapia sonodinâmica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-31032025-081600/

A nucleação acústica é o processo de formação de bolhas induzido por ondas de pressão. Esse fenômeno pode ocorrer de duas formas principais: pela transição de fase do líquido para vapor (bolhas de vapor) ou pela aglomeração de gases dissolvidos no líquido. Na área médica, a nucleação é crucial em vários procedimentos, podendo, por exemplo, desencadear processos importantes envolvidos nos mecanismos propostos para a terapia sonodinâmica (SDT). A SDT é uma técnica acústica não invasiva que pode ser empregada no tratamento do câncer, utilizando ultrassom para induzir efeitos mecânicos e químicos nas células, acrescentados com o uso de um sonosensibilizador, resultando em morte celular. Apesar das evidências diretas e indiretas da nucleação nas células, ainda não existe um modelo teórico que avalie as contribuições da SDT na nucleação acústica. O objetivo deste trabalho é avaliar modelos e condições que expliquem os resultados observados experimentalmente na SDT. Para isso, foram analisados três modelos teóricos de nucleação: um para o aglomerado de bolhas, outro para a transição de fase da água no citosol pela ação do ultrassom, e um novo modelo, que considera as contribuições da supersaturação, do raio da bolha, da pressão acústica e das propriedades mecânicas da membrana, na energia de formação de núcleos instáveis. Foram realizados cálculos de raios críticos, energias críticas, probabilidades não normalizadas dos núcleos críticos e fração de bolhas subcríticas, utilizando o software Python. No primeiro modelo, a energia crítica média foi de 0, 486 × 10⁻20 J para as 8 cabeças lipídicas analisadas. Contudo, a formação de bolhas por ultrassom não foi significativa, o que levou à utilização do segundo modelo. Neste caso, a energia foi estimada em 2, 82 × 10⁻14 J para 1W/cm2 e 0, 20MPa, sugerindo a necessidade de ajustes na tensão superficial e a inclusão do termo de supersaturação. No novo modelo proposto para a SDT, mantendo os valores da pressão e intensidade do ultrassom utilizados do segundo modelo, células cancerígenas necessitaram de 3, 08 × 10⁻20 J para a nucleação, enquanto células saudáveis requereram 5, 55 × 10⁻20 J. Essa disparidade pode ser atribuída às diferenças no teor de colesterol nas membranas das células cancerígenas e saudáveis. A presença de colesterol regula a fluidez das membranas, conferindo rigidez e dificultando a formação de novas bolhas. No modelo proposto, as diferenças na fluidez das membranas contribuem com a maior facilidade de nucleação em tecidos cancerígenos. Esses resultados apoiam à resposta preferencial das células cancerígenas ao tratamento com SDT.