A ablação por microondas (MWA) é um tratamento de câncer minimamente invasivo que mata células tumorais usando o calor gerado pela exposição à energia de microondas. O MWA é atualmente usado para tratar vários tipos de tumores sólidos, incluindo carcinoma hepatocelular, câncer pulmonar, câncer colorretal, fígado e metástases pulmonares. Mas apesar dos rápidos avanços no campo, os elevados poderes necessários para a ablação de um tumor podem danificar os tecidos circundantes, limitando a aplicação clínica do MWA. Como tal, o uso de agentes funcionais adicionais para aumentar a eficácia do MWA no aquecimento do tumor, ao mesmo tempo que poupa os tecidos normais, tornou-se um tema quente.
Para resolver este problema, pesquisadores do Institute of Functional Nano & Soft Materials (FUNSOM), na Universidade Soochow, na China, fabricaram um hidrogel de alginato de sódio reticulado com íons de cálcio para servir como um material bifuncional que aumenta a eficácia da ablação por microondas e estimula a imunidade antitumoral. Eles descrevem suas descobertas em Os avanços da ciência.
Alta concentração de cálcio
O hidrogel em sua forma nativa é um polímero altamente absorvente e solúvel, e os hidrogéis sintéticos estão rapidamente se tornando materiais biomédicos atraentes devido à sua excelente biocompatibilidade com células e tecidos humanos. Pesquisas anteriores indicaram que íons independentes localizados dentro das redes de polímeros de hidrogel podem atuar como agentes suscetíveis a microondas, devido ao efeito de confinamento de íons dentro das camadas de gel. Esta descoberta sugere que os hidrogéis poderiam ser ainda mais adaptados para aplicações de MWA.
Para conseguir isso, os pesquisadores interligaram alginato de sódio (ALG) com cloreto de cálcio (CaCl2) solução para formar hidrogéis ALG-Ca. Ao introduzir uma alta concentração de íons de cálcio na rede de hidrogel, eles aproveitaram suas propriedades oscilantes sob radiação eletromagnética para aumentar a eficiência do aquecimento por microondas.
Os pesquisadores avaliaram a suscetibilidade desses hidrogéis de ALG-Ca às micro-ondas registrando os aumentos de temperatura após a irradiação por micro-ondas. Eles também testaram a capacidade dos hidrogéis de concentrar a zona de aquecimento, para garantir que a energia térmica seja dissipada dentro do alvo de ablação.
O hidrogel ALG sensível a microondas demonstrou excelente sintonização. Ao ajustar as concentrações de íons de cálcio e ALG, o hidrogel ALG com excesso de íons de cálcio não só permitiu um aquecimento eficaz por microondas a uma densidade de potência significativamente reduzida, mas também concentrou o calor dentro da zona de injeção, mostrando assim uma grande promessa para reduzir os efeitos colaterais de MWA convencional.
A equipe investigou a eficácia do tratamento deste hidrogel com infusão de cálcio combinado com MWA em vários grupos de camundongos portadores de tumor. Tumores em camundongos injetados com hidrogel com infusão de cálcio e expostos à energia de micro-ondas foram totalmente eliminados em comparação com aqueles em camundongos tratados com hidrogel simples e micro-ondas. Os camundongos tratados com ALG-Ca também não apresentaram recorrência perceptível do tumor por até 60 dias. Da mesma forma, coelhos com tumores maiores apresentaram supressão tumoral melhorada após injeção de ALG-Ca e MWA.
Além disso, o hidrogel com infusão de cálcio gerou um microambiente pró-inflamatório que ativa a imunidade antitumoral em camundongos. Isto sugere que o hidrogel ALG-Ca também pode atuar como um biomaterial imunoestimulante para promover a maturação de células dendríticas – células especializadas que aumentam a resposta imune – com potência comparável a um agente comercial de reforço imunológico.
Autor principal Zhuang Liu, chefe da FUNSOM Laboratório de Biomateriais Avançados e Nanomedicina, diz que o hidrogel de metaloalginato é uma grande promessa para a tradução clínica futura para ampliar as aplicações clínicas do MWA.
