Fator de Aumento de Dose em Radioterapia com Nanopartículas: Estudo por simulação de Monte Carlo

Abstract

A incorporação de nanopartículas metálicas em tecidos tumorais tem sido estudada em Radioterapia devido ao aumento de dose que pode ser obtido no volume alvo do tratamento. Estudos indicam que nanopartículas de ouro estão entre as de maior viabilidade biológica para essas aplicações, devido ao baixo potencial tóxico em comparação com outros metais. Além disso, estudos mostram que nanopartículas de alguns poucos nanômetros até alguns micrômetros podem permear vasos sanguíneos que alimentam tumores, permitindo sua incorporação nas células tumorais. A internalização de nanopartículas de ouro em células tumorais associada ao uso de feixes clínicos de energias apropriadas pode, desta forma, proporcionar não apenas fatores de aumento de dose, mas podem, também, proporcionar a radiossensibilização das células tumorais, aumentando o controle tumoral. Desta forma, este trabalho visa estudar o fator de aumento de dose obtido em Radioterapia com nanopartículas de ouro incorporadas ao tecido tumoral utilizando feixes de ortovoltagem, de braquiterapia e de teleterapia. Para tanto, foi utilizado neste trabalho uma metodologia computacional, através de simulação Monte Carlo, com o código PENELOPE, simulando feixes clínicos de 50 e 150 kVp, ¹⁹²Ir e 6 MV, e um modelo de célula tumoral com nanopartículas de ouro incorporadas. Foram utilizadas diferentes concentrações de nanopartículas de ouro, calculadas por fração em massa, preenchendo o núcleo da célula, de 2 µm de diâmetro, de forma homogênea. Os resultados mostraram um fator de aumento de dose significativo para feixes de ortovoltagem com maiores concentrações de nanopartículas de ouro, como para 50 e 150 kVp. Para esses feixes, os maiores fatores de aumento de dose encontrados foram de, respectivamente, 1,61 ±0,09 e 2,76 ±0,09. Os resultados obtidos neste estudo podem ser utilizados como ponto de partida para estudo de radiossensibilização utilizando nanopartículas em um modelo de distribuição heterogênea utilizando-se as energias e concentrações que otimizem a resposta do tumor.