Магнитная гипертермия — вспомогательный инструмент в лечении рака

Гипертермия (повышение температуры тела) веками использовалась для борьбы с опухолями. Физик Энеко Гарайо исследует метод гипертермии с использованием магнитных наночастиц для локального нагрева. Эти частицы поглощают энергию магнитного поля и преобразуют её в тепло, которое повышает температуру в опухолях. Статья Гарайо и других авторов на эту тему, опубликованная в 2014 году в журнале Measurement Science and Technology, недавно получила награду Outstanding Paper Award.

В 1990-х годах было обнаружено, что под действием переменных магнитных полей магнитные наночастицы поглощают большое количество энергии. Так появилась магнитная гипертермия — экспериментальный метод терапии рака, при котором магнитные частицы, размещённые в опухолях, становятся источником тепла. Наночастицы излучают поглощённую энергию в виде тепла, что приводит к локальному повышению температуры в опухолях.

По словам Гарайо, эта система имеет несколько преимуществ:

• Магнитные поля не вредны для организма и не нагревают здоровые ткани.
• Наночастицы (чаще всего из оксида железа) можно покрыть лигандами — слоем органических молекул. Это позволяет частицам прикрепляться к опухолевым клеткам, не затрагивая здоровые.

Существуют и другие методы гипертермии:

• Радиочастотная гипертермия: для нагрева используются электрические токи, индуцированные электромагнитными волнами; антенны размещаются хирургическим путём.
• Ультразвуковая гипертермия: нагрев осуществляется за счёт вибраций.
• Лазерная гипертермия: инфракрасный лазер возбуждает золотые или серебряные наночастицы, размещённые рядом с опухолью.

Гипертермия: старая техника с новыми применениями

Ключевой результат исследования Гарайо: «Мы создали инструмент для измерения удельной скорости поглощения наночастиц и построили модели, чтобы понять, как на этот показатель влияют форма, материал и лиганды частиц». В лабораторных тестах «мы вызвали некроз в печени трёх мышей, не повредив здоровые клетки этих органов».

Врачи знали о эффективности тепла против опухолей более тысячи лет назад, а около 200 лет назад искусственно вызывали у пациентов лихорадку для борьбы с раком. «По сути, это и есть гипертермия, — пояснил Гарайо. — Но тепло должно применяться только к опухолям, в температурном диапазоне от 41 до 46 °C. Именно в этом диапазоне магнитная гипертермия наиболее эффективна».