Для лечения рака предложили использовать магнитные наночастицы

Статья ученых опубликована в журнале Journal of Sol-Gel Science and Technology.

Одной из важнейших задач сегодняшней медицины является борьба с онкологическими заболеваниями. В настоящий момент врачи применяют несколько видов терапии, однако они зачастую влекут за собой те или иные побочные эффекты для здоровых тканей. Чаще всего терапия оказывает разрушительное воздействие не только на раковые клетки, но и на окружающие здоровые ткани или на весь организм в целом.

Перспективным методом с точки зрения снижения побочных эффектов является магнито-жидкостная гипертермия. Этот метод предполагает введение в опухоль геля/золя (жидкости с активным веществом), содержащего магнитные наночастицы, с последующим воздействием на них переменного магнитного поля. Это приводит к нагреву частиц и деградации новообразования в результате нагрева до определенной температуры. Однако большинство веществ, используемых для данной цели, токсично. Кроме того, частицы продолжают разогреваться до сравнительно высоких температур, что влечет за собой серьезные повреждения здоровых тканей.

Решить эти проблемы могут особые наночастицы, способные менять свои магнитные свойства в зависимости от температуры. В физике существует такое понятие как температура Кюри – температура, при которой наблюдается резкий спад намагниченности.

«При достижении температуры Кюри ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние (состояние с неупорядоченными магнитными моментами), соответственно частицы перестают быть восприимчивы к магнитному полю и дальнейший их нагрев прекращается, – рассказывает магистрант Университета ИТМО Василий Баланов, один из соавторов исследования.

– Когда же температура становится ниже температуры Кюри, то частицы возобновляют нагрев. Фактически мы наблюдаем самоконтроль температуры в узком диапазоне. Если подобрать состав, который испытывает такой переход при нужной нам температуре, то он мог бы быть эффективным для магнито-жидкостной гипертермии».

В качестве материала ученые выбрали ферриты – это соединения оксида железа (III) Fe₂O₃ с оксидами других металлов. Эти материалы широко применяют в компьютерной технике благодаря их свойствам, однако, как выяснилось, они могут иметь и медицинское назначение.

«Мы взяли частицы с общей формулой Zn_(x)Mn_(1-x)Fe₂O₄, где цинк и марганец подбираются в определенной пропорции, – поясняет Баланов. – Они не оказывают токсичного воздействия на организм, и при правильном соотношении марганца и цинка мы смогли добиться температуры Кюри в диапазоне 40–60 градусов Цельсия.  Эта температура позволяет получить нагрев в терапевтически значимом диапазоне температур +42-45 С, когда опухоль уже начинает деградировать, но при этом непродолжительный тепловой контакт относительно безвреден для здоровых тканей».

Сейчас ученые уже синтезировали наночастицы и исследовали их магнитные характеристики. Эксперименты подтвердили, что материал не разогревается под действием поля выше 45 градусов. На очереди – опыты с живыми клетками и, в случае успеха, с животными. 

Университет ИТМО

43 статей

Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.

Показать больше