Исследование определило наиболее эффективную наносистему для лечения рака

Международная команда учёных из Университета Цинциннати, Университета Айовы, Мичиганского университета и Шанхайского университета Цзяо Тун провела эксперименты для поиска оптимальной конфигурации наночастиц оксида железа (Fe2O3) для точечного нагрева и уничтожения раковых клеток.

Ключевой принцип: раковые клетки особенно чувствительны к температуре. Их нагрев выше 43 °C в течение достаточного времени приводит к гибели.

Результаты испытаний

Исследователи систематически изучили четыре различные магнитные наносистемы, подвергая их одинаковому электромагнитному полю в течение 35 минут и измеряя температуру с интервалом в 2 минуты.

Наибольший нагрев, достаточный для уничтожения клеток, показали несвязанные (unconfined) системы:

  • Незамещённые наночастицы Fe2O3: нагрев с комнатной температуры 22 °C до 66 °C.
  • Наночастицы Fe2O3 с покрытием из полиакриловой кислоты (PAA): нагрев с 22 °C до 73 °C.

Наименьший и недостаточный для терапии нагрев показали системы, где наночастицы были встроены в матрицу:

  • Полистироловая наносфера с равномерно распределёнными частицами Fe2O3: нагрев до 36 °C.
  • Та же наносфера с дополнительным тонким покрытием из диоксида кремния (SiO2): нагрев до 40 °C.

Ключевые факторы эффективности

Целью было определить влияние на удельную скорость поглощения (SAR) — скорость, с которой ткань поглощает энергию (тепло) в электромагнитном поле. На SAR влияют:

  • Размер частиц
  • Геометрия частиц
  • Расстояние между частицами
  • Физическое ограничение (свободные или в матрице)
  • Окружающая среда

Выводы исследователей:

  1. Размер и анизотропия: Меньший размер частиц и большая направленная однородность вдоль оси приводят к большему нагреву.
  2. Концентрация: Чем выше концентрация наночастиц (больше их число и плотнее расположение), тем ниже SAR и скорость поглощения тепла тканью.

Результаты будут представлены на конференции Американского физического общества в Денвере (3–7 марта).

2014-03-04