Íons acelerados aperfeiçoam terapia do câncer reduzindo risco para saúde

Os resultados desta pesquisa são de grande importância para a medicina, nomeadamente para a terapia de prótons, usada para tratar doenças oncológicas. O artigo correspondente foi publicado na prestigiosa revista científica Scientific Reports.

São conhecidos três métodos principais de tratamento de doenças oncológicas. Eles são: a intervenção cirúrgica, a quimioterapia e a radioterapia. A última usa radiação ionizante, o que não só deprime o tumor, como também destrói tecidos sãos em seu redor. Este fato restringe a potência dos raios gama usados neste método.

Usar prótons seria muito mais útil. Graças a uma massa relativamente grande, estes elementos têm menos dispersão no tecido, e a amplitude da distância que eles percorrem durante a terapia é muito pequena. Tudo isso permite focar os raios de prótons exatamente no tumor, sem causar danos aos tecidos sãos vizinhos.

Mas para ter raios de prótons, é preciso ter um acelerador de partículas. Estes equipamentos são muito caros e muito pesados. Por exemplo, o sincrociclotron do centro terapêutico em Orsay (França) tem um peso total de 900 toneladas. Por isso, várias universidades em todo o mundo estudam métodos alternativos de geração de radiação de partículas com carga elétrica de altas velocidades. Um destes métodos se baseia no uso de um acelerador de laser.

Tais aceleradores são muito menores em tamanho e menos caros do que ciclotrons e sincrotrons. Porém, a qualidade da radiação obtida com a sua ajuda é ainda muito baixa para a maioria dos usos práticos, devido à diferença energética dos prótons e à falta de potência. Hoje em dia, estamos presenciando toda uma corrida aos novos métodos de aceleração de laser. Uma nova era na medicina de laser seria marcada pela obtenção de uma radiação de 100-200 MeV (megaelétron-volt) e um nível de dispersão pequeno.

Os cientistas da MEPhI dizem que a teoria por eles elaborada pode ajudar no desenvolvimento de novos métodos de aceleração de laser.

"No nosso trabalho, previmos do ponto de vista teórico e demonstramos por modelo numérico um efeito que pode parecer paradoxal: a força do atrito radioativo que age sobre as partículas carregadas, que produzem ondas eletromagnéticas, pode facilitar a sua aceleração", comenta o pesquisador do Departamento de Teoria da Física Nuclear da MEPhI e do instituto Extreme Light Infrastructure Beamlines da República Tcheca Yevgeny Gelfer.

Em sistemas mecânicos comuns, o atrito leva sempre à perda de energia cinética e ao amortecimento do movimento ordenado. O atrito radioativo é algo específico: surge através da transferência da energia do campo exterior (laser, neste caso) à energia quântica de frequências altíssimas. O elétron age na qualidade de agente desta transferência de energia, sendo capaz de frear e de acelerar.

"Nós examinamos a propagação de um impulso laser extremamente forte no plasma. Em campos eletromagnéticos com potência que supera alguns petawatts (1 PW = 115 W; a maior usina elétrica do mundo tem apenas 22.500 MW, ou seja, é 50.000 vezes menos potente), os elétrons irradiam com tal intensidade que o seu movimento não só é definido pela força de Lorentz, senão também pela força do atrito radioativo, que é produto da reação durante a irradiação. Esta última força pode até superar a força de Lorentz. Mostramos que neste processo a desaceleração dos elétrons pelo atrito radioativo no plano perpendicular à direção da propagação do raio de laser provoca a sua maior aceleração para a frente. E isso facilita uma separação mais eficiente das cargas no plasma e o fortalecimento do campo elétrico longitudinal que surge no processo. É este campo que acelera os íons, por isso o resultado por nós obtido pode ajudar na obtenção de radiação ionizante de melhor qualidade", explica Yevgeny Gelfer.