Темой кандидатской диссертации, которую недавно защитила преподаватель отделения биотехнологий ИАТЭ Елизавета Губанова, стала магнитная гипертермия – перспективный метод лечения онкологических заболеваний, в котором используются магнитные наночастицы для нагрева и разрушения опухоли. Пресс-служба НИЯУ МИФИ поговорила с молодой исследовательницей о преимуществах этого метода и возможностях его применения.
– Для начала расскажите, пожалуйста, в чем суть метода магнитной гипертермии?
– Это локальное нагревание патологической ткани до температуры 42-43°С, которое производится с помощью магнитных наночастиц, подвергаемых воздействию внешнего переменного магнитного поля. При такой температуре злокачественные образования начинают разрушаться.
Методы, которые используются сегодня в борьбе с раком, имеют свои недостатки – они воздействуют на весь организм, в результате чего общая интоксикация и общее ослабление организма делают дальнейшее лечение зачастую невозможным. Поэтому во всем мире ученые ищут способы адресного лечения, то есть более щадящего, и более результативного. В случае магнитной гипертермии сами физико-химические различия между здоровыми и больными тканями можно использовать для избирательного и целенаправленного влияния на опухоль. Метод особенно подходит для лечения опухолей, залегающих глубоко в тканях, или расположенных в труднодоступных местах организма, там, где критически важно не повредить соседние здоровые участки, например, в мозге.
Уже есть экспериментальные исследования, свидетельствующие об успешности этого метода: у подопытных животных опухоли успешно разрушаются, и кроме того, магнитная гипертермия вызывала противоопухолевый иммунитет организма. Клинические испытания, проводящиеся в Германии в последнее десятилетие, также подтверждают успешность этого метода для лечения глиобластомы (опухоль головного мозга).
– А есть ли исследования в России?
– Есть, исследуют и сами частицы, есть некоторые наработки и по приборам, которые должны запускать «нагрев» – они будут примерно похожи на аппараты МРТ.
– Как происходит физика процесса, а заодно химия?
– В опухоль посредством инъекции вводится суспензия, содержащая магнитные частицы (чаще всего это Fe3O4 – магнетит). Затем участок организма, на который осуществляется воздействие, помещается в переменное магнитное поле, создаваемое внешними электромагнитами, происходит «перемагничивание», сопровождающееся выделением тепла – пораженный участок «нагревается» и злокачественные образования разрушаются. Магнетит – биосовместимый, и наш организм этим «железом» или воспользуется или выведет его.
– Казалось бы, простое и понятное решение. В чем проблема его применения?
– В том, что пока нет точного понимания, частицы каких параметров при какой дозировке и при каких условиях наиболее оптимально работают. Это как раз и есть тема моей диссертации – «Оптимизация свойств магнитных наночистиц для применения в магнитной гипертермии». Экспериментальная тенденция такова, что производятся какие-то различные «ансамбли» частиц – что получается, то и пробуют, без глубокого понимания процесса. Мы же, теоретики, просчитываем процесс заранее – с помощью компьютерного моделирования. Есть фундаментальное физическое уравнение Ландау-Лифшица, которое описывает динамику намагничивания и поведения магнитного вектора частиц. И в это моделирование мы включаем все характеристики, учитываем и их взаимодействие между собой, с учетом того, что у них могут быть различные формы и размеры… Все это просчитываем и находим оптимальные параметры. Экспериментальных работ много, а точный метод никак не находят, и понять какой «образец» нужен пока не могут. Для этого, конечно, нужно моделирование, чтобы хотя бы понять – в какую сторону двигаться.
– Теперь вы кандидат физико-математических наук, что дальше – какие планы?
– Буду проводить и другие исследования в области применения магнитных наночастиц для медицинских целей – это моя специальность: для магнитной гипертермии, для очистки воды. Есть данные, что на магнитных наночастицах могут адсорбироваться токсичные элементы в воде (кадмий, хром) – как их выловить, как разработать максимально эффективную ловушку?.. Это в наших планах, в мире это тоже все пока на уровне исследований.