Ablația cu microunde (MWA) este un tratament minim invaziv pentru cancer care ucide celulele tumorale folosind căldura generată de expunerea la energia microundelor. MWA este utilizat în prezent pentru a trata mai multe tipuri de tumori solide, inclusiv carcinomul hepatocelular, cancerul pulmonar, cancerul colorectal hepatic și metastazele pulmonare. Dar, în ciuda progreselor rapide în domeniu, puterile mari necesare pentru ablația unei tumori pot deteriora țesuturile din jur, limitând aplicarea clinică a MWA. Ca atare, utilizarea agenților funcționali suplimentari pentru a crește eficacitatea încălzirii tumorii a MWA în timp ce economisesc țesuturile normale a devenit un subiect fierbinte.
Pentru a aborda această problemă, cercetătorii de la Institutul de Materiale Funcționale Nano și Moale (FUNSOM), de la Universitatea Soochow din China, a fabricat un hidrogel de alginat de sodiu reticulat cu ioni de calciu pentru a servi ca material bifuncțional care sporește eficacitatea ablației cu microunde și stimulează imunitatea antitumorală. Ei își descriu descoperirile în Avansuri de știință.
Concentrație mare de calciu
Hidrogelul în forma sa nativă este un polimer foarte absorbant, solubil, iar hidrogelurile sintetice devin rapid materiale biomedicale atractive datorită biocompatibilității excelente cu celulele și țesuturile umane. Cercetările anterioare au indicat că ionii liberi aflați în rețelele de polimeri de hidrogel pot acționa ca agenți sensibili la microunde, din cauza efectului de izolare a ionilor din straturile de gel. Această descoperire sugerează că hidrogelurile ar putea fi adaptate în continuare pentru aplicațiile MWA.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au reticulat alginatul de sodiu (ALG) cu clorură de calciu (CaCl).2) soluție pentru a forma hidrogeluri ALG-Ca. Prin introducerea unei concentrații mari de ioni de calciu în rețeaua de hidrogel, aceștia și-au valorificat proprietățile oscilante sub radiația electromagnetică pentru a crește eficiența încălzirii cu microunde.
Cercetătorii au evaluat susceptibilitatea la microunde a acestor hidrogeluri ALG-Ca prin înregistrarea creșterilor de temperatură după iradierea cu microunde. Ei au testat, de asemenea, capacitatea hidrogelurilor de a concentra zona de încălzire, pentru a se asigura că energia termică este disipată în ținta de ablație.
Hidrogelul ALG sensibil la microunde a demonstrat o ajustabilitate excelentă. Prin ajustarea concentrațiilor de ioni de calciu și ALG, hidrogelul ALG cu surplus de ioni de calciu nu numai că a permis încălzirea eficientă cu microunde la o densitate de putere semnificativ redusă, dar a concentrat și căldura în interiorul zonei de injecție, arătând astfel o mare promisiune pentru reducerea efectelor secundare ale MWA convențional.
Echipa a investigat eficacitatea tratamentului acestui hidrogel infuzat cu calciu combinat cu MWA la mai multe grupuri de șoareci purtători de tumori. Tumorile la șoarecii injectați cu hidrogel infuzat cu calciu și expuși la energia microundelor au fost complet eliminate în comparație cu cele la șoarecii tratați cu hidrogel simplu și cuptoare cu microunde. De asemenea, șoarecii tratați cu ALG-Ca nu au prezentat o recidivă tumorală vizibilă timp de până la 60 de zile. În mod similar, iepurii cu tumori mai mari au arătat o suprimare a tumorii îmbunătățită după injectarea cu ALG-Ca și MWA.
În plus, hidrogelul infuzat cu calciu a generat un micromediu proinflamator care activează imunitatea antitumorală la șoareci. Acest lucru sugerează că hidrogelul ALG-Ca poate acționa și ca un biomaterial imunostimulator pentru a promova maturarea celulelor dendritice - celule specializate care stimulează răspunsul imunitar - cu potență comparabilă cu un agent comercial de stimulare a imunității.
Autor principal Zhuang Liu, șeful FUNSOM's Laborator de Biomateriale Avansate și Nanomedicină, spune că hidrogelul metalo-alginat este foarte promițător pentru traducerea clinică viitoare pentru a extinde aplicațiile clinice ale MWA.
