Нанофизики предложили новое понимание экспериментального лечения рака

Физики из Йоркского университета провели новое исследование того, как работает нагревательный эффект экспериментального метода лечения рака — магнитной гипертермии.

Этот метод считается перспективным для лечения некоторых видов рака, поскольку, в отличие от более традиционных методов вроде химиотерапии, у него нет известных побочных эффектов. Он особенно подходит для лечения рака простаты и опухолей мозга. Однако до сих пор не было чёткого теоретического понимания, как именно он работает.

Лечение магнитной гипертермией включает инъекцию магнитных наночастиц непосредственно в опухоль, после чего пациента помещают в аппарат, создающий переменное магнитное поле. Наночастицы начинают колебаться, и внутри опухолевой ткани выделяется тепло. Когда температура поднимается выше 42ºC, клетки начинают гибнуть. Этот процесс нагрева, как было показано, уменьшает размер опухоли.

Исследование, проведённое учёными из физического факультета Йоркского университета и компании Liquids Research Ltd (Бангор, Северный Уэльс), показало, что количество тепла, генерируемого магнитными наночастицами, можно понять, когда с высокой точностью известны как физическое, так и гидродинамическое распределение частиц по размерам.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Physics D: Applied Physics в формате быстрой публикации (fast track communication).

Ведущий автор работы, доктор Гонсало Вальехо-Фернандес, заявил: «Хотя клинические испытания показали потенциал магнитных наночастиц для лечения рака, механизмы генерации тепла до конца не были поняты. Это понимание критически важно для производства частиц с оптимизированными свойствами для конкретных применений при минимальной дозе».

Ранее количество генерируемого тепла было невозможно предсказать, так как было задействовано несколько механизмов. Новая работа позволила идентифицировать и количественно оценить эти механизмы, что открывает путь к определению дозы, необходимой для эффективного лечения.

Доктор Вальехо-Фернандес добавил: «Наше исследование дало первую всестороннюю оценку того, как работает нагревательный эффект при магнитной гипертермии. Теперь мы можем продолжить работу для точного расчёта необходимой дозы магнитных наночастиц и продолжительности лечения».

Для исследования учёные использовали магнитные наночастицы, произведённые по новой технологии компании Liquids Research Ltd, разработанной в рамках проекта ЕС MULTIFUN. Эти наночастицы очень однородны по размеру и хорошо разделены, что позволило провести детальные эксперименты, в целом подтвердившие точность расчётов.

Доктор Виджай Патель, директор Liquids Research Ltd, отметил: «Разработка этой новой теории совпала с нашей работой над новым процессом изготовления наночастиц, что позволило нам "спроектировать" почти идеальные частицы для данного применения».