Η αφαίρεση με μικροκύματα (MWA) είναι μια ελάχιστα επεμβατική θεραπεία καρκίνου που σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα χρησιμοποιώντας θερμότητα που παράγεται από την έκθεση στην ενέργεια μικροκυμάτων. Το MWA χρησιμοποιείται επί του παρόντος για τη θεραπεία πολλών τύπων συμπαγών όγκων, συμπεριλαμβανομένου του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος, του πνευμονικού καρκίνου, του καρκίνου του παχέος εντέρου στο ήπαρ και των πνευμονικών μεταστάσεων. Όμως, παρά τις γρήγορες προόδους στον τομέα, οι υψηλές δυνάμεις που απαιτούνται για την αφαίρεση ενός όγκου μπορούν να βλάψουν τους περιβάλλοντες ιστούς, περιορίζοντας την κλινική εφαρμογή του MWA. Ως εκ τούτου, η χρήση επιπρόσθετων λειτουργικών παραγόντων για την αύξηση της αποτελεσματικότητας θέρμανσης του όγκου του MWA με παράλληλη εξοικονόμηση φυσιολογικών ιστών έχει γίνει ένα καυτό θέμα.
Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, ερευνητές από το Institute of Functional Nano & Soft Materials (ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΤΙΚΟ), στο Πανεπιστήμιο Soochow στην Κίνα κατασκεύασε μια υδρογέλη αλγινικού νατρίου διασταυρωμένη με ιόντα ασβεστίου για να χρησιμεύσει ως διλειτουργικό υλικό που ενισχύει την αποτελεσματικότητα της κατάλυσης με μικροκύματα και διεγείρει την αντικαρκινική ανοσία. Περιγράφουν τα ευρήματά τους στο Προκαταβολές Επιστήμη.
Υψηλή συγκέντρωση ασβεστίου
Η υδρογέλη στη φυσική της μορφή είναι ένα εξαιρετικά απορροφητικό, διαλυτό πολυμερές και οι συνθετικές υδρογέλες γίνονται γρήγορα ελκυστικά βιοϊατρικά υλικά λόγω της εξαιρετικής βιοσυμβατότητάς τους με ανθρώπινα κύτταρα και ιστούς. Προηγούμενες έρευνες έδειξαν ότι τα ελεύθερα ιόντα που βρίσκονται μέσα στα δίκτυα των πολυμερών υδρογέλης μπορούν να δράσουν ως ευαίσθητοι στα μικροκύματα παράγοντες, λόγω της επίδρασης περιορισμού ιόντων εντός των στιβάδων γέλης. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι οι υδρογέλες θα μπορούσαν να προσαρμοστούν περαιτέρω για εφαρμογές MWA.
Για να επιτευχθεί αυτό, οι ερευνητές συνέδεσαν αλγινικό νάτριο (ALG) με χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2) διάλυμα για να σχηματιστούν υδρογέλες ALG-Ca. Εισάγοντας υψηλή συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου στο δίκτυο υδρογέλης, αξιοποίησαν τις ταλαντωτικές τους ιδιότητες υπό ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία για να αυξήσουν την απόδοση της θέρμανσης με μικροκύματα.
Οι ερευνητές αξιολόγησαν την ευαισθησία στα μικροκύματα αυτών των υδροπηκτών ALG-Ca καταγράφοντας αυξήσεις θερμοκρασίας μετά από ακτινοβολία μικροκυμάτων. Έλεγξαν επίσης την ικανότητα των υδρογέλης να συγκεντρώνουν τη ζώνη θέρμανσης, για να διασφαλίσουν ότι η θερμική ενέργεια διαχέεται εντός του στόχου κατάλυσης.
Η ευαίσθητη στα μικροκύματα υδρογέλη ALG επέδειξε εξαιρετική δυνατότητα συντονισμού. Προσαρμόζοντας τις συγκεντρώσεις ιόντων ασβεστίου και ALG, η υδρογέλη ALG με πλεόνασμα ιόντων ασβεστίου όχι μόνο επέτρεψε την αποτελεσματική θέρμανση μικροκυμάτων σε σημαντικά μειωμένη πυκνότητα ισχύος, αλλά συγκεντρώνει επίσης τη θερμότητα μέσα στη ζώνη έγχυσης, δείχνοντας έτσι μεγάλη υπόσχεση για τη μείωση των παρενεργειών συμβατικό MWA.
Η ομάδα διερεύνησε την αποτελεσματικότητα της θεραπείας αυτής της υδρογέλης με έγχυση ασβεστίου σε συνδυασμό με MWA σε διάφορες ομάδες ποντικών που φέρουν όγκο. Οι όγκοι σε ποντίκια στους οποίους έγινε ένεση με την εγχυόμενη με ασβέστιο υδρογέλη και εκτέθηκαν σε ενέργεια μικροκυμάτων αφαιρέθηκαν πλήρως σε σύγκριση με αυτούς σε ποντίκια που έλαβαν απλή υδρογέλη και μικροκύματα. Τα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με ALG-Ca επίσης δεν εμφάνισαν αξιοσημείωτη υποτροπή του όγκου για έως και 60 ημέρες. Ομοίως, τα κουνέλια με μεγαλύτερους όγκους εμφάνισαν βελτιωμένη καταστολή του όγκου μετά από ένεση ALG-Ca και MWA.
Επιπλέον, η υδρογέλη με έγχυση ασβεστίου δημιούργησε ένα προφλεγμονώδες μικροπεριβάλλον που ενεργοποιεί την αντικαρκινική ανοσία σε ποντίκια. Αυτό υποδηλώνει ότι η υδρογέλη ALG-Ca μπορεί επίσης να δρα ως ανοσοδιεγερτικό βιοϋλικό για την προώθηση της ωρίμανσης των δενδριτικών κυττάρων - εξειδικευμένων κυττάρων που ενισχύουν την ανοσολογική απόκριση - με συγκρίσιμη ισχύ με έναν εμπορικό παράγοντα ενίσχυσης του ανοσοποιητικού.
Κύριος συγγραφέας Τζουάνγκ Λιου, επικεφαλής της FUNSOM's Εργαστήριο Προηγμένων Βιοϋλικών και Νανοϊατρικής, λέει ότι η μεταλλοαλγινική υδρογέλη υπόσχεται πολλά για μελλοντική κλινική μετάφραση για την επέκταση των κλινικών εφαρμογών του MWA.
