近日，日本北陆先端科学技术大学院大学（以下简称JAIST）团队开发了光激活的液态金属（liquid metal，以下简称LM）纳米粒子，用于通过光免疫疗法进行癌症诊断和治疗。LM纳米粒子可以靶向和破坏癌细胞，并通过荧光标记基因识别和消除体内肿瘤。
由于优越的物理化学特性，包括柔韧性、易于表面修饰、高效的光热转化和高生物相容性，基于钾的LM纳米粒子在生物医学领域具有广阔前景。
LM的突出应用是光热癌症治疗，其中功能性LM纳米粒子将光能转化为热能杀死癌细胞。基于LM光疗法具有特异性高、重复性好、副作用小等优点，优于传统的癌症治疗方法。
该团队称，他们是首个利用 LM 纳米粒子的物理化学性质用于癌症免疫治疗。研究人员认为他们的方法可以改善 LM 治疗癌症和其他疾病的疗效。
图1 液态金属镓-铟（Ga-In）合金已被用于开发一种新型LM纳米颗粒，其中包含一种免疫调节剂和抗PD-L1免疫检查点抑制剂。在近红外光照射下，抗PD-L1特异性地与癌细胞结合，而免疫刺激剂激活T细胞和树突状细胞。这种协同激活，加上光热效应，有效地消除癌细胞
为了将癌症光疗与免疫疗法结合起来，该团队合成了多功能 LM 纳米粒子，其中含有共晶镓铟（EGaIn）LM 合金和免疫调节剂，这些纳米颗粒被嵌入生物相容性表面活性剂中。他们通过超声处理制备了水分散的 LM 纳米颗粒，并使用表面活性剂引入免疫调节剂。
研究人员证实，LM 材料解体，以确保免疫调节剂传递到目标。他们还发现 LM 纳米颗粒在808 nm的近红外区域显示出线性增长的吸光度，证实了 LM 颗粒具有光学活活性。
当该团队用808 nm的近红外激光照射LM纳米颗粒的水溶液时，他们观察到溶液温度显著升高，并与纳米颗粒浓度的增加成正比。这一发现证实了带有免疫调节剂的 LM 纳米颗粒可以作为稳定的光热药物载体用于免疫治疗。
进一步的实验表明，LM纳米粒子是安全的，对人成纤维细胞或小鼠结肠癌细胞不产生细胞毒性。
为了评估纳米颗粒内化和分布的程度，该团队通过超声处理将荧光染料引入纳米颗粒中。使用激光荧光显微镜，他们证明了 LM 纳米颗粒在不同的近红外波长上显示出强烈的荧光，并且立即破坏了小鼠结肠癌细胞。
因此，该团队表明，LM 纳米粒子不仅可以有效地传递免疫调节剂，而且还可以实时跟踪免疫调节剂，以显示它具有消除特定癌细胞的能力。
JAIST教授说：“我们相信纳米免疫工程和 LM 技术的融合可以提供一种有希望的方式来触发理想的免疫反应，促进癌症免疫治疗的发展。在这项研究中，我们报告了光激活的多功能 LM 纳米粒子与免疫刺激剂结合光热疗法与免疫疗法。”
为了获得用于癌症治疗的多方面 LM 免疫纳米刺激剂，该团队随后在荧光 LM 纳米颗粒中添加了一种免疫检查点抑制剂。修饰后的纳米粒子能有效地分散并显示出明显的荧光。此外，随着照射后时间的增加，肿瘤表面温度呈线性增加，表明含有免疫检查点抑制剂的荧光 LM 纳米粒子具有抗肿瘤作用。
在 LM 纳米颗粒中加入免疫检查点抑制剂，使纳米颗粒能够与癌细胞上的程序性死亡配体1（PD-L1）蛋白结合。PD-L1蛋白不能使癌细胞逃脱免疫系统的攻击，因为免疫检查点抑制剂标记了癌细胞被巨噬细胞和树突状细胞破坏。
LM 纳米粒子由于其修饰的免疫调节剂而刺激 T 细胞和树突状细胞，从而增加先天性抗肿瘤免疫力。一旦发生全身给药，LM 纳米粒子通过增强渗透和保留效应选择性地在靶向肿瘤部位聚集。通过近红外激光照射从 LM 纳米复合物中远程释放免疫调节剂，LM 的强光热转化特性在近红外光下也被激活，诱导侵袭性肿瘤细胞的彻底变性。
近红外激光诱导的免疫检查点抑制剂 LM 纳米颗粒显示出最高、最全面的肿瘤切除率，具有快速愈合和恢复的特点。此外，当肿瘤复发时，用这些纳米颗粒处理的小鼠显示出持续的抗肿瘤效果和延长的存活期。
Miyako说：“我们相信，这些协同免疫效应和光学纳米功能的 LM 有广泛的治疗应用，并可能有助于创新的癌症治疗技术。我们希望这项技术能在10年内用于临床试验。”
