Физики из России и Британии создали теорию, которая описывает коллективное поведение наночастиц, убивающих раковые клетки. Они выяснили, как можно резко повысить их эффективность. Выводы ученых представлены в журнале Physical Review E .

В последние годы ученые пытаются применять различные наночастицы для борьбы с раком, инфекционными и неинфекционными заболеваниями. Как правило, они используются как своеобразные «контейнеры» для доставки опасных токсинов внутрь опухоли или очага инфекции.

В других случаях наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли или «киллерами» микробов и вирусов. Иногда они присоединяются к ним и выступают как «мишень», привлекающая внимание иммунных клеток. В других случаях на них наводится излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки, или магнитные поля.

Частицы второго типа давно используются для борьбы с меланомой и другими формами рака кожи. Однако ученые пока не до конца понимают, что управляет их нагревом и как его усилить.

«Наша модель показывает, что, в сравнении с классической формулой, максимумы нагрева должны быть на порядок меньше, а получаемый при этом эффект — в два раза больше. Говоря проще, нагревать пораженный участок нужно, к примеру, не десять, а только пять минут», — рассказывает Алексей Иванов из Уральского федерального университета.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Иванов и его коллега Филип Кэмп из университета Эдинбурга уже несколько лет изучают свойства таких наночастиц, пытаясь подобрать идеальные размеры и прочие свойства подобных «киллеров» раковых клеток. Моделируя поведение этих частиц, ученые заметили, что ожидания сильно расходились с результатами экспериментов.

Они заново просчитали, как будет меняться поведение наночастиц, скорость нагрева и другие процессы при изменении их размеров, продолжительности облучения и манеры распределения по опухоли.

Оказалось, на поведение наночастиц влияло то, как они взаимодействовали между собой, что раньше практически не учитывалось. Как отметил Иванов, это объясняет, почему классические методы прогноза часто дают неверный результат по сравнению с данными реальных опытов.

Новый набор формул позволяет точнее предсказывать поведение наночастиц. Иванов и его коллеги в ближайшее время планируют провести первые опыты с реальными частицами.