Наночастицы феррита, введенные в опухоль, могут выделять тепло при воздействии магнитного поля. Нагревание раковых клеток до 43–45 °С приводит к их гибели. Российские физики определили, какими характеристиками должно обладать магнитное поле для эффективного уничтожения опухоли.

При лечении рака всегда приходится решать проблему направленного воздействия. Трудность не в том, чтобы уничтожить опухолевые клетки, а в том, чтобы сохранить неповрежденными окружающие здоровые ткани. Перспективным подходом является магнито-индукционная гипертермия: воздействие переменного магнитного поля на частицы ферромагнетика или феррита, введенные в опухоль. Этот метод позволяет нагревать именно поврежденную зону, причем с заданной скоростью повышения температуры.

Частицы обладают собственным магнитным моментом. При воздействии внешнего магнитного поля они стремятся расположиться параллельно его вектору напряженности. В том случае, если направление внешнего поля изменяется, частицы начинают вращаться. При этом силы вязкого трения между частицей и окружающей её средой приводят к рассеянию тепловой энергии.

В подавляющем большинстве экспериментов используется линейно поляризованное поле. Исследователи Института механики сплошных сред Уральского отделения РАН предположили, что использование вращающегося поля позволит увеличить удельную мощность тепловыделения, т.е. достичь более интенсивного нагрева без изменения дозы введенных наночастиц. Статья, посвященная проверке этой модели, опубликована в «Журнале экспериментальной и теоретической физики».

Учёные рассмотрели суспензию частиц ферромагнетика, разбавленную настолько, чтобы частицы не воздействовали друг на друга. Они изучили, как подобная среда будет поглощать энергию от внешнего вращающегося магнитного поля. Расчёты показали, что при постоянной температуре удельная мощность тепловыделения зависит от двух параметров: напряженности и частоты поля. При увеличении любого из этих параметров, при постоянстве другого, мощность тепловыделения до определенного предела возрастает квадратично. Авторы отмечают, что выявленная ими зависимость позволит определять оптимальные характеристики поля для работы с конкретными суспензиями.

Метод гипертермии уже сегодня применяется для лечения некоторых опухолей (например, рака печени или молочной железы), но исследователи до сих пор сталкиваются с рядом трудностей при выборе оптимальных характеристик суспензии частиц и воздействующего на неё поля. При недостаточной интенсивности нагрева в опухоли останется много выживших клеток, при чрезмерной – будут повреждены прилегающие ткани. Новая работа – важный шаг на пути к внедрению метода в рутинную клиническую практику, так как полученные данные позволяют точнее рассчитывать количество тепла, выделяемого при движении частиц.

Первосточник информации: Райхер Ю.Л., Степанов В.И. Поглощение энергии вращающегося поля в суспензии магнитных наночастиц. – Журнал экспериментальнйо и технической физики. – 2011. – Т.139. – вып. 1. 

Дополнительная информация: Виктор Иванович Степанов, старший научный сотрудник лаборатории динамики дисперсных систем Института механики сплошных сред УрО РАН. Телефон: +7(342) 239 13 24, e-mail: stepanov@icmm.ru.