L'ablazione a microonde (MWA) è un trattamento antitumorale minimamente invasivo che uccide le cellule tumorali utilizzando il calore generato dall'esposizione all'energia delle microonde. MWA è attualmente utilizzato per trattare diversi tipi di tumori solidi, tra cui il carcinoma epatocellulare, il cancro polmonare, il cancro del colon-retto, il fegato e le metastasi polmonari. Tuttavia, nonostante i rapidi progressi nel campo, le elevate potenze necessarie per l'ablazione di un tumore possono danneggiare i tessuti circostanti, limitando l'applicazione clinica di MWA. Pertanto, l'uso di agenti funzionali aggiuntivi per aumentare l'efficacia di riscaldamento del tumore del MWA risparmiando i tessuti normali è diventato un argomento caldo.
Per affrontare questo problema, i ricercatori dell'Institute of Functional Nano & Soft Materials (DIVERTENTE), presso la Soochow University in Cina, ha fabbricato un idrogel di alginato di sodio reticolato con ioni di calcio per fungere da materiale bifunzionale che migliora l'efficacia dell'ablazione a microonde e stimola l'immunità antitumorale. Descrivono le loro scoperte in Anticipi Scienza.
Alta concentrazione di calcio
L'idrogel nella sua forma nativa è un polimero altamente assorbente e solubile e gli idrogel sintetici stanno rapidamente diventando interessanti materiali biomedici grazie alla loro eccellente biocompatibilità con cellule e tessuti umani. Ricerche precedenti hanno indicato che gli ioni indipendenti situati all'interno delle reti di polimeri di idrogel possono agire come agenti sensibili alle microonde, a causa dell'effetto di confinamento degli ioni all'interno degli strati di gel. Questa scoperta suggerisce che gli idrogel potrebbero essere ulteriormente adattati per le applicazioni MWA.
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno reticolato l'alginato di sodio (ALG) con il cloruro di calcio (CaCl2) soluzione per formare idrogel ALG-Ca. Introducendo un'alta concentrazione di ioni calcio nella rete di idrogel, hanno sfruttato le loro proprietà oscillanti sotto la radiazione elettromagnetica per aumentare l'efficienza del riscaldamento a microonde.
I ricercatori hanno valutato la suscettibilità alle microonde di questi idrogel ALG-Ca registrando gli aumenti di temperatura dopo l'irradiazione a microonde. Hanno anche testato la capacità degli idrogel di concentrare la zona di riscaldamento, per garantire che l'energia termica venga dissipata all'interno del target di ablazione.
L'idrogel ALG sensibile alle microonde ha dimostrato un'eccellente sintonizzabilità. Regolando le concentrazioni di ioni calcio e ALG, l'idrogel ALG con eccesso di ioni calcio non solo ha consentito un efficace riscaldamento a microonde con una densità di potenza significativamente ridotta, ma ha anche concentrato il calore all'interno della zona di iniezione, dimostrando così una grande promessa per ridurre gli effetti collaterali di convenzionale MWA.
Il team ha studiato l'efficacia del trattamento di questo idrogel infuso di calcio combinato con MWA in diversi gruppi di topi portatori di tumore. I tumori nei topi iniettati con l'idrogel infuso di calcio ed esposti all'energia a microonde sono stati completamente ablati rispetto a quelli nei topi trattati con idrogel semplice e microonde. Anche i topi trattati con ALG-Ca non hanno mostrato recidive tumorali evidenti fino a 60 giorni. Allo stesso modo, i conigli con tumori più grandi hanno mostrato una migliore soppressione del tumore dopo l'iniezione di ALG-Ca e MWA.
Inoltre, l'idrogel infuso di calcio ha generato un microambiente pro-infiammatorio che attiva l'immunità antitumorale nei topi. Ciò suggerisce che l'idrogel ALG-Ca può anche fungere da biomateriale immunostimolatore per promuovere la maturazione delle cellule dendritiche - cellule specializzate che aumentano la risposta immunitaria - con una potenza paragonabile a un agente di potenziamento immunitario commerciale.
Autore principale Zhuang Liu, capo della FUNSOM Laboratorio di Biomateriali Avanzati e Nanomedicina, afferma che l'idrogel di metallo-alginato è molto promettente per la futura traduzione clinica per estendere le applicazioni cliniche di MWA.
