Photoacoustic waves for gene therapy

Abstract

O sucesso da terapia genética depende do desenvolvimento de métodos seguros e eficazes na entrega de ADN externo às células alvo. A transfecção genética mediada por ondas de pressão induzida por luz laser, um método de transfecção não-viral, tem recebido especial atenção devido à sua segurança e ao alto controlo espacial dos pulsos laser. Pulsos de laser de curta duração (30 picosegundos e 8 nanosegundos), absorvidos por materiais piezofotónicos com elevadas eficiências de conversão de luz em pressão, originam transientes de ultra-frequências, ondas fotoacústicas, pela expansão termoelástica do material conversor. A característica distinta destas ondas fotoacústicas é a geração de gradientes de pressão repentinos (> 1 bar / ns) com fluências de luz laser baixas (menores que 100 mJ/cm2), que são inofensivos, seguros (permitem uma viabilidade celular superior a 90% mesmo depois de vários minutos de exposição) e podem ser gerados repetidas vezes para permeabilizar a membrana celular bem como outras barreiras biológicas. Os resultados demonstraram o potencial das ondas fotoacústicas na terapia génica, com uma eficiência de transfecção superior a 1% em células da linha celular COS-7. O laser com pulso de duração de 8 nanosegundos provou ser menos eficiente do que o laser de picosegundos para as mesmas condições o que realça a importância da presença de maiores pressões bem como distribuições de frequências mais elevadas, e assim maiores gradientes de pressão, para o efeito de permeabilização da membrana celular. No futuro, depois de um conjunto de otimizações, será possível introduzir o método na prática clínica através da utilização de fibras óticas instaladas em cateteres tornando esta técnica uma das mais específicas e flexíveis em terapia génica.