Mikrolaineablatsioon (MWA) on minimaalselt invasiivne vähiravi, mis tapab kasvajarakud mikrolaineenergiaga kokkupuutel tekkiva soojuse abil. MWA-d kasutatakse praegu mitut tüüpi tahkete kasvajate, sealhulgas hepatotsellulaarse kartsinoomi, kopsuvähi, kolorektaalvähi maksa ja kopsumetastaaside raviks. Kuid hoolimata valdkonna kiiretest edusammudest võivad kasvaja eemaldamiseks vajalikud suured jõud kahjustada ümbritsevaid kudesid, piirates MWA kliinilist kasutamist. Sellisena on kuumaks teemaks muutunud täiendavate funktsionaalsete ainete kasutamine MWA kasvaja soojendamise efektiivsuse suurendamiseks, säästes samal ajal normaalseid kudesid.
Selle probleemi lahendamiseks uurisid Funktsionaalsete nano- ja pehmete materjalide instituudi teadlased (LÕBUS), valmistas Hiinas Soochowi ülikoolis naatriumalginaathüdrogeeli, mis oli ristseotud kaltsiumiioonidega, et toimida bifunktsionaalse materjalina, mis suurendab mikrolaineablatsiooni efektiivsust ja stimuleerib kasvajavastast immuunsust. Nad kirjeldavad oma leide Teadus ettemaksed.
Kõrge kaltsiumi kontsentratsioon
Oma loomulikul kujul hüdrogeel on hästi imav, lahustuv polümeer ja sünteetilised hüdrogeelid muutuvad kiiresti atraktiivseteks biomeditsiinilisteks materjalideks tänu nende suurepärasele biosobivusele inimese rakkude ja kudedega. Varasemad uuringud näitasid, et hüdrogeelpolümeeride võrkude sees asuvad iseseisvad ioonid võivad geelikihtides ioonide sulgemise tõttu toimida mikrolainete suhtes tundlike ainetena. See leid viitab sellele, et hüdrogeele saab MWA rakenduste jaoks veelgi kohandada.
Selle saavutamiseks ristsidasid teadlased naatriumalginaadi (ALG) kaltsiumkloriidiga (CaCl)2) lahus ALG-Ca hüdrogeelide moodustamiseks. Sisestades hüdrogeelivõrku suure kontsentratsiooniga kaltsiumiioonid, kasutasid nad elektromagnetkiirguse mõjul oma võnkuvaid omadusi, et suurendada mikrolaineahjus kuumutamise efektiivsust.
Teadlased hindasid nende ALG-Ca hüdrogeelide mikrolainetundlikkust, registreerides temperatuuri tõusu pärast mikrolainekiirgust. Samuti testisid nad hüdrogeelide võimet kuumutustsooni kontsentreerida, et tagada soojusenergia hajumine ablatsiooni sihtmärgis.
Mikrolainetundlik ALG-hüdrogeel näitas suurepärast häälestatavust. Kaltsiumiioonide ja ALG kontsentratsiooni reguleerimisega võimaldas kaltsiumioonide ülejääk ALG hüdrogeel mitte ainult tõhusat mikrolaineahjus kuumutamist oluliselt väiksema võimsustihedusega, vaid kontsentreeris ka soojuse süstimistsooni, näidates sellega suurt lubadust vähendada kõrvaltoimeid. tavaline MWA.
Töörühm uuris selle kaltsiumiga infundeeritud hüdrogeeli ja MWA-ga kombineeritud ravi efektiivsust mitmes kasvajaga hiirte rühmas. Kaltsiumiga infundeeritud hüdrogeeliga süstitud ja mikrolaineenergiaga kokku puutunud hiirte kasvajad eemaldati täielikult, võrreldes tavaliste hüdrogeeli ja mikrolainetega töödeldud hiirte kasvajad. ALG-Ca-ga töödeldud hiirtel ei ilmnenud ka märgatavat kasvaja kordumist kuni 60 päeva jooksul. Samamoodi näitasid suuremate kasvajatega küülikud pärast ALG-Ca süstimist ja MWA paranemist kasvaja supressiooni.
Lisaks tekitas kaltsiumiga infundeeritud hüdrogeel põletikueelse mikrokeskkonna, mis aktiveerib hiirtel kasvajavastase immuunsuse. See viitab sellele, et ALG-Ca hüdrogeel võib toimida ka immunostimuleeriva biomaterjalina, et soodustada dendriitrakkude küpsemist – spetsiaalseid immuunvastust võimendavaid rakke –, millel on kaubandusliku immuunsüsteemi tugevdava ainega võrreldav toime.
Peaautor Zhuang Liu, FUNSOMi juht Täiustatud biomaterjalide ja nanomeditsiini labor, ütleb, et metallo-alginaathüdrogeelil on tulevase kliinilise tõlke jaoks palju lubadusi, et laiendada MWA kliinilisi rakendusi.
