A Influência das Nanopartículas de Au, Gd e I na Absorção de Dose de Radiação durante a braquiterapia de alta taxa de dose com fonte 192Ir
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2025.2823Palavras-chave:
Braquiterapia, Fator de Aumento de Dose, Simulação de Monte CarloResumo
A eficácia da braquiterapia para câncer cervical é frequentemente limitada pela alta exposição à radiação nos tecidos saudáveis que cercam o tumor, diminuindo, consequentemente, os benefícios terapêuticos da técnica. Uma abordagem promissora para mitigar esse desafio é o uso de nanopartículas de alto número atômico (Z), como nanopartículas de Ouro (GNPs), nanopartículas de Gadolínio (GdNPs) e nanopartículas de Iodo (INPs), que atuam como radio-sensibilizadores. Este estudo avalia a influência das nanopartículas de GNPs, GdNPs e INPs durante a braquiterapia HDR com 192Ir, utilizando simulação Monte Carlo (G4MC) baseada em Geant4. O estudo utilizou nanopartículas em várias concentrações, variando de 3 mg/g a 30 mg/g. Observou-se que a presença dessas nanopartículas aumenta significativamente a dose no tumor, com as GNPs causando uma maior deposição de dose no tumor em comparação com GdNPs e INPs. Também foi observado que o Fator de Aumento de Dose (DEF) depende da concentração e do tipo de nanopartículas. O DEF máximo foi obtido na concentração de 30 mg/g para cada tipo de nanopartícula, com os valores correspondentes sendo 1,82 para GNPs, 1,42 para GdNPs e 1,38 para INPs. Esses resultados indicam que a incorporação de GNPs, GdNPs e INPs na braquiterapia HDR pode aumentar a eficácia da erradicação do tumor cancerígeno. Portanto, recomenda-se o uso de GNPs durante a braquiterapia HDR na concentração de 30 mg/g para um tratamento e gerenciamento eficaz do câncer cervical.
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Referências
[1] LYIMO, E. P.; RUMISHA, S.F.; MREMI, I.R.; KISHAMAWE, C.; CHIDUO, M.G.; MATEMBA, L.E.; BWANA, V.M.; MASAWE, I.S.; MBOERA, L.E.G. Cancer mortality patterns in Tanzania: A retrospective hospital-based study, 2006-2015. JCO Global Oncology, Alexandria, n. 6, p. 224–232, 2020.
[2] BRAY, F.; LAVERSANNE, M.; SUNG, H.; FERLAY, J.; SIEGEL, R.L.; SOERJOMATARAM, I.; JEMAL, A. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA A Cancer Journal for Clinicians, v. 74, n. 3, p. 229–263, 2024.
[3] SHEN, H.; HUANG, H.; JIANG, Z. Nanoparticle-based radiosensitization strategies for improving radiation therapy. Frontiers in Pharmacology, v. 14, p. 1145551, 2023.
[4] STROHMAIER, S.; ZWIERZCHOWSKI, G. Comparison of 60Co and 192Ir sources in HDR brachytherapy. Journal of Contemporary Brachytherapy, v. 4, p. 199–208, 2011.
[5] FUENTEALBA, M.; SANTIBÁÑEZ, M. Monte Carlo evaluation of the dose sparing and dose enhancement by combination of Gd-infused tumor and 241Am source for an endocavitary brachytherapy geometry. Applied Radiation and Isotopes, v. 163, p. 109194, 2020.
[6] HULL, R.; MBELE, M.; MAKHAFOLA, T.; HICKS, C.; WANG, S.M. Cervical cancer in low and middle‑income countries (Review). Oncology Letters, v. 20, n. 3, p. 2058–2074, 2020.
[7] PALMER, A.; BRADLEY, D.; NISBET, A. Physics-aspects of dose accuracy in high dose rate (HDR) brachytherapy: source dosimetry, treatment planning, equipment performance and in vivo verification techniques. Journal of Contemporary Brachytherapy, v. 2, p. 81–91, 2012.
[8] ARIF, M.; NAWAZ, A.F.; ULLAH KHAN, S.; MUEEN, H.; RASHID, F.; HEMED, H.; RAUF, A. Nanotechnology-based radiation therapy to cure cancer and the challenges in its clinical applications. Heliyon, v. 9, n. 6, p. e17252, 2023.
[9] GERKEN, L.R.H.; GERDES, M.E.; PRUSCHY, M.; Herrmann, I.K. Prospects of nanoparticle-based radioenhancement for radiotherapy. Materials Horizons, v. 10, n. 10, p. 4059–4082, 2023.
[10] KAZMI, F.; VALLIS, K.A.; VELLAYAPPAN, B.A.; BANDLA, A.; YUKUN, D.; CARLISLE, R. Megavoltage radiosensitization of gold nanoparticles on a glioblastoma cancer cell line using a clinical platform. International Journal of Molecular Sciences, v. 21, n. 2, p. 429, 2020.
[11] HASHEMI, S.; AGHAMIRI, M.R.; KAHANI, M.; JABERI, R. Investigation of gold nanoparticle effects in brachytherapy by an electron emitter ophthalmic plaque. International Journal of Nanomedicine, v. 14, p. 4157–4165, 2019.
[12] KUNCIC, Z.; LACOMBE, S. Nanoparticle radio-enhancement: principles, progress and application to cancer treatment. Physics in Medicine and Biology, v. 63, n. 2, p. 02TR01, 2018.
[13] YOGO, K.; MISAWA, M.; SHIMIZU, M.; KITAGAWA, T.; HIRAYAMA, R.; ISHIYAMA, H.; FURUKAWA, T.; YASUDA, H. Effect of gold nanoparticle radiosensitization on plasmid DNA damage induced by High-Dose-Rate brachytherapy. International Journal of Nanomedicine, v. 16, p. 359–370, 2021.
[14] BRIVIO, D.; ZYGMANSKI, P.; ARNOLDUSSEN, M.; HANLON, J.; CHELL, E.; SAJO, E.; MAKRIGIORGOS, G.M.; NGWA, W. Kilovoltage radiosurgery with gold nanoparticles for neovascular age-related macular degeneration (AMD): a Monte Carlo evaluation. Physics in Medicine and Biology, v. 60, n. 24, p. 9203–9213, 2015.
[15] GHORBANI, M.; BAKHSHABADI, M.; GOLSHAN, A.; KNAUP, C. Dose enhancement by various nanoparticles in prostate brachytherapy. Australasian Physical and Engineering Science in Medicine, v. 36, n. 4, p. 431–440, 2013.
[16] CHEN, Y.; YANG, J.; FU, S.; WU, J. Gold nanoparticles as radiosensitizers in cancer radiotherapy. International Journal of Nanomedicine, v. 15, p. 9407–9430, 2020.
[17] GUAL, M.R.; CARDONA, C.M.A.; GONZÁLEZ, L.Y.C.; GARCÍA, J.R. Use of nanoparticles in brachytherapy – An alternative for enhancing doses in cancer treatment. In: MAGJAREVIC, R.; DÖSSEL, O.; SCHLEGEL, W. World congress on medical physics and biomedical engineering September 7 - 12, 2009, Munich, Germany. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2009. p. 544–547.
[18] WU, C.H.; LIAO, Y.J.; LIU, Y.W.H.; HUNG, S.K.; LEE, M.S.; HSU, S.M. Dose distributions of an 192Ir brachytherapy source in different media. BioMed Research International, v. 2014, p. 1–11, 2014.
[19] ZANGENEH, M.; NEDAEI, H.A.; MOZDARANI, H.; MAHMOUDZADEH, A.; SALIMI, M. Enhanced cytotoxic and genotoxic effects of gadolinium-doped ZnO nanoparticles on irradiated lung cancer cells at megavoltage radiation energies. Materials Science and Engineering: C, v. 103, p. 109739, 2019.
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