{"id":29342,"date":"2025-10-23T16:13:12","date_gmt":"2025-10-23T19:13:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=29342"},"modified":"2025-10-23T16:13:12","modified_gmt":"2025-10-23T19:13:12","slug":"fisicos-fazem-descoberta-que-pode-aprimorar-terapia-contra-o-cancer-e-estudos-em-astrofisica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/fisicos-fazem-descoberta-que-pode-aprimorar-terapia-contra-o-cancer-e-estudos-em-astrofisica\/","title":{"rendered":"F\u00edsicos fazem descoberta que pode aprimorar terapia contra o c\u00e2ncer e estudos em astrof\u00edsica"},"content":{"rendered":"\n

Um estudo realizado no Brasil, com colabora\u00e7\u00e3o de pesquisadores internacionais, foi publicado em 1\u00ba de outubro na Physical Review Letters<\/em>. A pesquisa resolve um problema cr\u00edtico da f\u00edsica m\u00e9dica e da astrof\u00edsica: como os pr\u00f3tons perdem energia ao atravessar diferentes fases da \u00e1gua, como o estado l\u00edquido e o gelo amorfo. A resposta mostrou que, do ponto de vista f\u00edsico, a desacelera\u00e7\u00e3o dos pr\u00f3tons ocorre de forma equivalente em ambas as fases. Isso tem implica\u00e7\u00f5es diretas em tratamentos de c\u00e2ncer por feixes de pr\u00f3tons e na compreens\u00e3o de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas em ambientes extraterrestres.<\/p>\n\n\n\n

O artigo Stopping Cross Sections for Protons Across Different Phases of Water<\/em><\/a> \u00e9 assinado pelos pesquisadores brasileiros Fl\u00e1vio Matias da Silva, Julian Marco Barbosa Shorto, H\u00e9lio Yoriyaz e J\u00falio Jos\u00e9 Nogueira Pereira (Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares \u2013 IPEN\/CNEN-SP), Tiago Fiorini da Silva e Manfredo Harri Tabacniks (Instituto de F\u00edsica da Universidade de S\u00e3o Paulo \u2013 IFUSP), e Pedro Luis Grande (Instituto de F\u00edsica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul \u2013 UFRGS). \u201cEstamos h\u00e1 v\u00e1rios anos desenvolvendo m\u00e9todos para o c\u00e1lculo da perda de energia em diferentes materiais. A \u00e1gua \u00e9, talvez, o mais importante entre eles, por diversas raz\u00f5es,  em especial devido ao crescimento vertiginoso da protonterapia em todo o mundo. A diferen\u00e7a na perda de energia entre as fases da \u00e1gua \u00e9 pequena, e c\u00e1lculos totalmente ab-initio ainda enfrentam limita\u00e7\u00f5es de acur\u00e1cia quando aplicados a materiais n\u00e3o cristalinos\u201d, explicam Pedro Luis Grande e Fl\u00e1vio Matias, o primeiro autor do estudo. O trabalho contou com apoio financeiro brasileiro por meio do IPEN, CNPq, FAPESP e CAPES, e envolveu pesquisadores de institui\u00e7\u00f5es no Brasil, Espanha, e Austr\u00e1lia.<\/p>\n\n\n\n

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Fl\u00e1vio Matias da Silva, (IPEN\/CNEN-SP).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Pedro Luis Grande (IF-UFRGS)<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

A terapia por pr\u00f3tons \u00e9 considerada uma das t\u00e9cnicas mais avan\u00e7adas no combate a tumores, pois permite concentrar a maior parte da energia no local do c\u00e2ncer com m\u00ednima agress\u00e3o aos tecidos saud\u00e1veis. Esse efeito ocorre devido ao chamado pico de Bragg, um ponto da trajet\u00f3ria do pr\u00f3ton em que ele perde quase toda a sua energia de forma concentrada. \u201cIsto permitir\u00e1 experimentos mais acurados de perda de energia. Essa equival\u00eancia reduz incertezas na determina\u00e7\u00e3o do alcance dos pr\u00f3tons, que \u00e9 o principal par\u00e2metro de controle da dose depositada no tumor. Com isso, \u00e9 poss\u00edvel aumentar a precis\u00e3o na entrega da dose terap\u00eautica, minimizando a exposi\u00e7\u00e3o dos tecidos sadios adjacentes e melhorando a efic\u00e1cia e a seguran\u00e7a do tratamento\u201d, dizem os cientistas.<\/p>\n\n\n\n

Para que o feixe seja ajustado com precis\u00e3o milim\u00e9trica no corpo do paciente, \u00e9 essencial conhecer com exatid\u00e3o a taxa de perda de energia dos pr\u00f3tons ao interagir com a \u00e1gua l\u00edquida, j\u00e1 que o corpo humano \u00e9 predominantemente composto por esse composto. \u201cA compreens\u00e3o mais detalhada da intera\u00e7\u00e3o dos pr\u00f3tons com a \u00e1gua pode, no futuro, permitir ajustes mais precisos e individualizados do pico de Bragg em cada paciente. Isso significa que a profundidade exata em que a dose m\u00e1xima \u00e9 depositada poder\u00e1 ser determinada com maior seguran\u00e7a, mesmo em tumores localizados em regi\u00f5es profundas ou pr\u00f3ximas a \u00f3rg\u00e3os sens\u00edveis. Por\u00e9m, isso \u00e9 somente parte do problema, pois existem outros fatores que tamb\u00e9m influenciam o alcance do pr\u00f3ton no tecido humano.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Medidas experimentais com \u00e1gua l\u00edquida s\u00e3o dif\u00edceis, pois ela \u00e9 vol\u00e1til e inst\u00e1vel em ambientes de v\u00e1cuo. Por isso, a maioria dos dados dispon\u00edveis foi obtida em experimentos com \u00e1gua no estado s\u00f3lido (gelo) ou gasoso. As teorias dispon\u00edveis tamb\u00e9m apresentavam limita\u00e7\u00f5es para prever a perda de energia em baixas energias de pr\u00f3tons, principalmente na regi\u00e3o do m\u00e1ximo de frenagem, justamente a mais importante para aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas.<\/p>\n\n\n\n

Para superar essa lacuna, os pesquisadores combinaram a teoria do funcional da densidade dependente do tempo (TDDFT), que descreve com precis\u00e3o a intera\u00e7\u00e3o entre part\u00edculas carregadas e sistemas eletr\u00f4nicos complexos, com o m\u00e9todo de Penn, que aproxima a estrutura eletr\u00f4nica dos materiais por meio de fun\u00e7\u00f5es de perda de energia. Essa abordagem, batizada de TDDFT-Penn, \u00e9 n\u00e3o perturbativa, mais eficiente computacionalmente e capaz de reproduzir com exatid\u00e3o o comportamento dos pr\u00f3tons em diferentes faixas de energia, incluindo a regi\u00e3o cr\u00edtica abaixo de 0,2 MeV.<\/p>\n\n\n\n

\u201cA vantagem da metodologia TDDFT-Penn \u00e9 que ela pode ser facilmente estendida a outros materiais biol\u00f3gicos, bastando uma medida simples de suas propriedades eletr\u00f4nicas por meio de t\u00e9cnicas como EELS, realizadas em microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos avan\u00e7ados, por exemplo. Isso abre a possibilidade de realizar estudos ab initio da intera\u00e7\u00e3o da radia\u00e7\u00e3o com componentes espec\u00edficos dos tecidos \u2014 como prote\u00ednas, lip\u00eddios e \u00e1cidos nucleicos, aproximando as simula\u00e7\u00f5es das condi\u00e7\u00f5es reais do corpo humano\u201d<\/p>\n\n\n\n

A equipe estudou uma faixa ampla de energias, de 0,001 a 10 MeV, e comparou os resultados com dados experimentais dispon\u00edveis. A an\u00e1lise revelou que a taxa de frenagem eletr\u00f4nica dos pr\u00f3tons \u2014 ou seja, o quanto de energia eles perdem por unidade de dist\u00e2ncia \u2014 \u00e9 praticamente id\u00eantica em \u00e1gua l\u00edquida e gelo amorfo. Essa equival\u00eancia j\u00e1 havia sido sugerida em estudos recentes sobre el\u00e9trons de baixa energia, mas nunca havia sido demonstrada para part\u00edculas carregadas mais pesadas, como pr\u00f3tons.<\/p>\n\n\n\n

Esse resultado abre um caminho pr\u00e1tico importante: como \u00e9 dif\u00edcil medir perdas de energia em \u00e1gua l\u00edquida, os cientistas agora podem usar gelo amorfo como substituto experimental confi\u00e1vel para obter dados aplic\u00e1veis \u00e0 fase l\u00edquida. Isso permite refinar modelos computacionais utilizados em planejamento de radioterapia, reduzindo incertezas na posi\u00e7\u00e3o do pico de Bragg e aumentando a seguran\u00e7a e efici\u00eancia dos tratamentos contra o c\u00e2ncer.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m do impacto m\u00e9dico, a pesquisa tamb\u00e9m \u00e9 relevante para a astrof\u00edsica. Gelo de \u00e1gua \u00e9 abundante em cometas, poeira interestelar e nas superf\u00edcies de luas planet\u00e1rias. Esses ambientes s\u00e3o constantemente bombardeados por pr\u00f3tons do vento solar e raios c\u00f3smicos. \u201cCompreender com precis\u00e3o como os pr\u00f3tons perdem energia no gelo amorfo permite modelar melhor essas rea\u00e7\u00f5es induzidas por radia\u00e7\u00e3o, ajudando a explicar a origem e a evolu\u00e7\u00e3o de compostos org\u00e2nicos complexos no espa\u00e7o\u201d, escrevem os cientistas brasileiros.<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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