日本北陆先端科学技术大学院大学先端科学技术研究科物质化学前沿领域的都英次郎副教授的研究团队宣布，成功开发出了利用液态金属纳米粒子的癌症免疫疗法。研究人员制备出了在液体金属镓铟（Ga/In）合金上吸附各种免疫活化物质的纳米粒子，验证了其具有高稳定性、低毒性以及对细胞膜的渗透性。通过小鼠实验验证了这种纳米粒子对癌细胞组织的吸收和治疗效果。该成果有望推动开发新的癌症诊断和治疗技术。相关研究成果已发表在2023年7月28日的国际学术期刊《Advanced Functional Materials》上。
图1. 近红外光照射液态金属纳米粒子并激活免疫细胞（T细胞和树突状细胞）（供图：北陆先端科学技术大学院大学都英次郎副教授）
由Ga／In合金构成的常温液态金属具有高生物相容性和优异的物理化学性质，因此液态金属纳米粒子在生物医学领域的应用受到了广泛关注。
研究团队认为，如果能够将具有激活免疫作用的物质与液态金属相结合，靶向传送到癌症部位，那么不仅有望通过免疫系统产生强大的抗肿瘤效果，还有望通过能穿透生物体的近红外光，来实现肿瘤部位的可视化以及光热转化，从而实现对新型癌症的诊断和治疗。
为了将液态金属传送到癌症部位并激活免疫细胞，研究团队尝试制备了一种在液体金属上吸附免疫检查点抑制剂（抗PD-L1抗体：通过与癌细胞和抗原呈递细胞上发现的PD-L1结合，阻止与T细胞上的PD-1发生相互作用。结果显示具有抗肿瘤作用）、免疫调节剂（咪喹莫特：激活树突状细胞，用于早期基底细胞皮肤癌和特定皮肤疾病的治疗药物，英文：Imiquimod）、荧光试剂（吲哚菁绿：用于肝功能检查的绿色染料。在近红外光照射下会发出近红外荧光。英文：Indocyanine Green）以及聚乙二醇-磷脂复合物（可使脂溶性药物具有可溶性，常用于药物递送系统）的纳米粒子。
这种液态金属纳米粒子具有10天以上的粒径稳定性，对细胞膜显示出高渗透性。由于已确任其不具备毒性，在近红外光照射下能够产生热效应，因此针对其在癌症可视化和治疗效果进行了调查。
将液态金属纳米粒子注射到移植了大肠癌一周以上的小鼠体内，并在24小时后照射了740～790nm的近红外光。图像显示只有癌症部位发出了荧光，这表明该纳米粒子通过EPR效应（粒径控制在100nm以下的微粒子不会渗透到正常细胞中，只会从肿瘤血管进入癌组织并在患部积聚）被癌症组织吸收。
因此，对聚积了该纳米粒子的患部使用808nm的近红外光进行了照射，通过14天的免疫活化和光热效应成功地完全消除了癌症细胞。
此外对液态金属纳米粒子的细胞毒性和生物相容性进行了评估，结果表明纳米粒子没有细胞毒性，对生物体的影响极小。
该液态金属纳米粒子不仅展示了其在癌症诊断和免疫治疗基础方面产生作用，还有望作为纳米技术、光学和免疫学等材料设计的基础技术在多个领域推广应用。
都副教授表示：“光免疫疗法已经进入实际应用阶段，但并不适用于所有癌症治疗。我们期望今后液态金属纳米粒子能够用于平价且安全的癌症治疗中。此外，我们还希望通过该技术实现低价且便捷的癌症诊断。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Advanced Functional Materials
论文：Light-Activatable Liquid Metal Immunostimulants for Cancer Nanotheranostics
DOI：10.1002/adfm.202305886
