Nanofysikere tilbyder ny indsigt i eksperimentel kræftbehandling

Fysikere fra University of York har udført ny forskning i, hvordan varmeeffekten af ​​en eksperimentel kræftbehandling fungerer.

Magnetisk hypertermi betragtes som en attraktiv tilgang til behandling af visse kræftformer, da den ikke har nogen kendte bivirkninger sammenlignet med mere konventionelle terapier såsom kemoterapi. Det er særligt velegnet til behandling af prostatakræft og hjernetumorer. Imidlertid, indtil nu har der ikke været nogen klar teoretisk forståelse af, hvordan det rent faktisk fungerer.

Behandling med magnetisk hypertermi involverer at injicere magnetiske nanopartikler direkte i en tumor og derefter placere patienten i en maskine, der producerer et skiftevis magnetfelt. Nanopartiklerne oscillerer, og der dannes varme inde i tumorvævet. Når temperaturen stiger over 42ºC, begynder cellerne at dø. Denne opvarmningsproces har vist sig at reducere tumorstørrelse.

Studiet, af forskere fra University of Yorks Department of Physics and Liquids Research Ltd, fra Bangor, Nord Wales, viste, at mængden af ​​varme genereret af magnetiske nanopartikler kan forstås, når både de fysiske og hydrodynamiske størrelsesfordelinger for prøverne er kendt med stor nøjagtighed.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Journal of Physics D:Anvendt fysik som en hurtig kommunikation.

Hovedforfatter Dr Gonzalo Vallejo-Fernandez, fra York's Department of Physics, sagde:"Mens kliniske forsøg har vist potentialet for magnetiske nanopartikler til kræftbehandling, de mekanismer, hvormed varmen genereres, er ikke blevet fuldt ud forstået. Denne forståelse er kritisk for at producere partikler med optimerede egenskaber til specifikke applikationer ved minimal dosis. "

Tidligere var den genererede varme umulig at forudsige, da flere mekanismer var involveret. Det nye arbejde har identificeret og kvantificeret mekanismerne, så arbejdet nu kan begynde at bestemme den nødvendige dosis til effektiv behandling.

Dr. Vallejo-Fernandez sagde:"Gennem vores undersøgelse har vi udarbejdet den første omfattende vurdering af, hvordan varmeeffekten ved magnetisk hypertermi fungerer. Vi er nu i en position, hvor vi kan udføre yderligere arbejde med at beregne nøjagtig dosis af magnetiske nanopartikler og længde på nødvendig behandling. "

Til undersøgelsen, forskerne brugte magnetiske nanopartikler produceret ved en ny teknik af Liquids Research Ltd, som blev udviklet under EU -projektet MULTIFUN (Multifunktionel nanoteknologi til selektiv påvisning og behandling af kræft). Nanopartiklerne er meget ensartede i størrelse og godt adskilte, hvilket gjorde det muligt at udføre detaljerede eksperimenter, som i vid udstrækning bekræftede nøjagtigheden af ​​beregningerne.

Dr Vijay Patel, Direktør for Liquids Research Ltd, sagde:"Udviklingen af ​​denne nye teori faldt sammen med vores arbejde med den nye proces til fremstilling af nanopartikler, der gjorde det muligt for os at 'designe' næsten ideelle partikler til denne applikation."