Metais líquidos (LM), como gálio puro (Ga) e ligas à base de Ga, são uma nova classe de materiais com propriedades físico-químicas únicas. Uma das aplicações mais proeminentes dos LMs é a terapia fototérmica contra o câncer, na qual nanopartículas funcionais de LM convertem a energia luminosa em energia térmica, matando assim as células cancerígenas. A fototerapia baseada em LM é superior à terapia tradicional contra o câncer devido à sua alta especificidade, repetibilidade e baixos efeitos colaterais.



Em um novo estudo de ponta, o professor associado Eijiro Miyako e seus colegas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST) sintetizaram nanopartículas multifuncionais à base de Ga que combinam fototerapia contra o câncer com imunoterapia.

A nova nanopartícula LM sintetizada (PEG-IMIQ-LM) contém uma liga LM eutética de gálio-índio (EGaIn) e um modulador imunológico imiquimod (IMIQ), ambos incorporados dentro de um surfactante biocompatível DSPE-PEG₂₀₀₀ -NH₂ . As descobertas do estudo foram publicadas em Advanced Functional Materials .

"Acreditamos que a convergência da nanoengenharia imunológica e da tecnologia LM poderia fornecer uma modalidade promissora para desencadear respostas imunológicas ideais para o avanço da imunoterapia contra o câncer. Neste estudo, relatamos nanopartículas LM multifuncionais ativáveis ​​por luz com imunoestimulantes para combinar terapia fototérmica com imunoterapia, " diz o Dr. Miyako, ao discutir a motivação da equipe para conduzir este estudo.

Primeiro, a equipe de pesquisa preparou nanopartículas LM dispersíveis em água por meio de um processo simples de sonicação de uma etapa usando DSPE-PEG₂₀₀₀ -NH₂ para apresentar o IMIQ. Isto é considerado um grande avanço, já que o EGaIn LM é inerentemente um material imiscível em água.

Outras investigações confirmaram que o LM se desintegra para garantir a entrega do IMIQ ao alvo. Além disso, a nanopartícula preparada apresentou um aumento linear na absorvância na região do infravermelho próximo (NIR) a 808 nm, confirmando a sua natureza opticamente ativável.

Quando a solução aquosa da nanopartícula LM foi irradiada pelo laser NIR (808 nm), a equipe observou um aumento notável na temperatura da solução, que foi proporcional ao aumento na concentração da nanopartícula. Estas descobertas confirmaram que a nanopartícula PEG-IMIQ-LM era um transportador fototérmico robusto e estável, adequado para imunoterapia.

Outras experiências revelaram que as nanopartículas LM eram extremamente seguras e não causavam citotoxicidade em células de fibroblastos humanos (MRC5) e de câncer de cólon de camundongo (Colon26).

Para avaliar o grau de internalização e distribuição das partículas, um corante fluorescente conhecido como indocianina verde (ICG) foi introduzido na partícula através de sonicação resultando em partícula PEG – ICG – IMIQ – LM. A microscopia fluorescente (FL) equipada com um feixe de laser demonstrou que a partícula LM exibia forte fluorescência em vários comprimentos de onda NIR e destruiu imediatamente as células Colon26. Assim, as partículas LM poderiam não apenas fornecer eficientemente o imunomodulador, mas também permitir o seu rastreamento em tempo real e eliminar células cancerígenas específicas.

Finalmente, a equipe desenvolveu um nanoestimulador imunológico multifacetado para terapia do câncer. Para fazer isso, eles adicionaram o anticorpo anti-ligante de morte programada-1 (Anti-PD-L1), um dos inibidores de checkpoint imunológico mais promissores, à nanopartícula LM fluorescente existente. A partícula modificada, Anti-PD-L1‒PEG–ICG–IMIQ–LM, foi dispersa eficientemente com fluorescência significativa. Com o aumento do tempo após a irradiação, a temperatura da superfície do tumor aumentou linearmente, indicativo do efeito antitumoral da nanopartícula.

A adição de Anti-PD-L1 à nanopartícula permitiu a ligação da partícula LM ao PD-L1 nas células cancerígenas, marcando-as para fagocitose por macrófagos e células dendríticas (DC). Partículas Anti-PD-L1 – PEG – IMIQ – LM induzidas por laser exibiram a remoção mais alta e completa do câncer, juntamente com cura e recuperação mais rápidas.

Além disso, quando o tumor recorreu, os ratos tratados com partículas Anti-PD-L1 – PEG – IMIQ – LM induzidas por laser apresentaram eficácia antitumoral sustentada e sobrevivência prolongada.

Ao discutir as implicações futuras do estudo, o Dr. Miyako diz:"Acreditamos que esses efeitos imunológicos sinérgicos e nanofunções ópticas dos LMs têm amplas aplicações terapêuticas e podem contribuir para tecnologias teranósticas inovadoras do câncer. Esperamos que esta tecnologia esteja disponível para ensaios clínicos em 10 anos."

Mais informações: Yun Qi et al, Imunoestimulantes de metal líquido ativáveis ​​por luz para nanoteranósticos de câncer, Materiais Funcionais Avançados (2023). DOI:10.1002/adfm.202305886
Informações do diário: Materiais Funcionais Avançados

Fornecido pelo Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão