Una recerca feta dels grups de recerca Física i Cristal·lografia de Materials i Nanomaterials (FiCMA-FiCNA) de la URV evidencia que el grafè i els seus derivats són els agents fototèrmics més eficients que existeixen. Els resultats posen de manifest que el grafè i els seus derivats es poden utilitzar de forma molt efectiva per al tractament de tumors cancerígens, utilitzant dosis molt baixes del material i una potència d’il·luminació làser també molt reduïda. Això representa un avenç en la seguretat amb què es duen a terme aquests tractaments i en redueixen el cost

Entre les diverses propietats fascinants del grafè hi ha la conversió fototèrmica: en il·luminar-se amb un feix de llum làser, el grafè genera calor. Aquesta propietat té molt d’interès per tractar tumors cancerígens d’una forma molt poc invasiva. El tractament consisteix a injectar dins del tumor que es vol tractar una dispersió d’un derivat del grafè, anomenat òxid de grafè, en sèrum fisiològic. Posteriorment s’il·lumina amb un làser de llum infraroja, ja que aquesta llum té una penetració més elevada en els teixits biològics perquè s’absorbeix menys que la llum visible; la calor que genera l’òxid de grafè quan s’il·lumina amb el làser elimina les cèl·lules tumorals, de manera que en pocs dies es redueix la mida del tumor fins que s’elimina completament. De moment, aquest tractament s’ha provat de forma satisfactòria en ratolins.

La principal limitació que presenta aquest tractament, però, és controlar la temperatura que s’assoleix a l’interior del tumor, per tal que la calor generada no destrueixi també les cèl·lules sanes. Aquesta generació de calor depèn tant de la potència del làser amb què s’il·lumina el tumor com de la quantitat d’òxid de grafè que s’hi ha injectat. Per això és crucial el que ha dut a terme el grup d’investigadors de la URV: determinar l’eficiència de conversió fototèrmica del grafè i els seus derivats per poder predir, de forma precisa, la quantitat de calor que es pot generar en cada cas.

La principal contribució d’aquest grup d’investigadors de la URV, format per Oleksandr Savchuk, Joan J. Carvajal, Jaume Massons, Magdalena Aguiló i Francesc Díaz, ha estat desenvolupar un nou mètode per determinar, per primera vegada, aquesta eficiència de conversió fototèrmica (la capacitat de transformar llum en calor) d’una forma ràpida i senzilla. El mètode consisteix a fer un balanç entre la potència amb què s’il·lumina la mostra de grafè i la potència calorífica que es genera dins d’una esfera amb la superfície interior emmirallada, de forma que s’assegura que tota la llum que s’ha introduït a l’esfera arriba a la mostra objecte d’estudi. Aquest mètode representa una millora molt significativa respecte als que s’havien utilitzat fins ara per determinar aquesta eficiència de conversió fototèrmica (tot i que mai no s’havia arribat a determinar la del grafè o la dels seus derivats), que implicaven conèixer a priori algunes propietats físiques del material d’estudi com el seu coeficient de transferència de calor i la seva capacitat d’absorció de llum, així com la calor i la massa específiques de cada element del sistema. El mètode desenvolupat pels investigadors de la URV simplifica la determinació d’aquesta important propietat, que no només es vàlida per estudiar el grafè, sinó també per determinar l’eficiència de conversió fototèrmica d’altres agents fototèrmics.

Els resultats, publicats a la revista Carbon (http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2016.02.075), mostren que el grafè i els seus derivats són els agents fototèrmics més eficients que es coneixen en l’actualitat. Això implica que el tractament dels tumors es pot fer amb una dosi d’òxid de grafè molt baixa i amb una potència d’il·luminació làser també molt reduïda, la qual cosa representa un avenç considerable en la seguretat amb què es realitzen aquests tractaments, i a més a un cost molt més reduït que els que es venien efectuant fins ara utilitzant, per exemple, nanopartícules d’or. Aquests avantatges aplanen el camí per tal que en un futur pròxim aquestes teràpies es puguin estudiar en humans.