Красноярские ученые объяснили успешное применение магнитных наночастиц из оксида железа в лечении злокачественной опухоли карциномы Эрлиха. Причина крылась в поведении наночастиц и кардинальном изменении их магнитных свойств в переменном магнитном поле. Полученные результаты подтверждают возможность применения магнитных наночастиц в терапии рака и открывают перспективы внедрения такого метода лечения в медицинскую практику.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Physics D: Applied Physics.

Средства традиционной медицины, направленные на уничтожение раковых клеток, не являются адресными. Лекарства разносятся кровотоком по всему организму, поэтому их вводят в избыточном количестве. В результате, с одной стороны, доза лекарства многократно превышает предел токсичности, а с другой, спустя короткое время концентрация опускается ниже терапевтического порога.

Альтернативой такому подходу является нанотераностика, в которой ключевую роль играет избирательность связи наночастиц с опухолевой тканью, способность распознавать злокачественные клетки и действовать лишь непосредственно на них. Это реализуется за счет нанесения на поверхность наночастиц распознающих агентов — аптамеров, небольших фрагментов ДНК. В результате наночастицы приобретают свойство распознавать злокачественные клетки и воздействовать только на них, при этом здоровые клетки такие наночастицы обходят стороной.

Связывание наночастиц со злокачественными клетками позволяет реализовать различные сценарии физического воздействия на них. Например, лазерную гипертермию клеток, при которой наночастицы золота, связанные с внешней поверхностью мембраны злокачественной клетки, нагреваются лазерным импульсом и передают нагрев клеткам, что приводит к их гибели. В другом сценарии наночастицы золота нагреваются лазерным импульсом настолько сильно, что могут испарять слой воды вокруг них и образовать паровую оболочку высокого давления. Этот процесс порождает мини-ударную волну, которая приводит к множественным перфорациям клеточной мембраны.

Среди подходов, основанных на физических принципах, в последнее время выделяют магнитную нанотераностику, в которой воздействие на организм осуществляется с помощью негреющих низкочастотных магнитных полей. При выборе частоты переменного магнитного поля учитывается то, что с уменьшением частоты поле может беспрепятственно проникать к любым органам и, что очень важно, не приводит к неизбирательному нагреву тканей.

Междисциплинарная команда сибирских ученых из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Красноярского государственного медицинского университета, СФУ и Томского государственного университета объяснила экспериментально установленные в 2017 году факты успешного применения наночастиц магнетита в переменном магнитном поле для полного подавления карциномы Эрлиха.