Впервые в мире разработана технология получения чистых наночастиц магнетита для перспективного метода лечения рака

Ученые НИТУ МИСИС, НИЯУ МИФИ и ИЗМИ РАН впервые в мире получили чистейшие наночастицы для прогрессивного метода лечения онкологических заболеваний — магнитной гипертермии. Уникальность технологии заключается в достижении идеальной кристаллической структуры, однородного фазового состава, химически чистой поверхности при полном наследовании магнитных свойств исходного макро образца. Вещество получено новым экономичным способом — разрушением исходного чистого порошка магнетита в вязкой жидкости при коллапсе кавитационных пузырьков на их поверхности. Экспериментальную установку разработали в НИТУ МИСИС и изготовили полностью из отечественных компонентов. Результаты опубликованы в международном научном журнале Ceramics International (Q1).

Магнитная гипертермия играет все более важную роль в лечении онкозаболеваний, особенно в случаях значительных ограничений применения хирургического вмешательства и медикаментозного воздействия, например при терапии нейробластомы головного мозга. В область раковой опухоли инвазивным или неинвазивными методами вводят наноразмерные магнитные частицы, которые под воздействием переменного магнитного поля нагревают окружающую область новообразования до 40—44°С, вызывая ее некроз, апоптоз или повышенную восприимчивость к химио- и лучевой терапии.

В настоящее время коммерчески доступные наночастицы магнетита для гипертермии производят химическими методами или восстановлением из газовой фазы (CVD), что нередко приводит к неоднородностям в свойствах полученного вещества. В результате химически синтезированные и CVD наночастицы магнетита часто имеют поликристаллическую структуру, а также различные включения и фазы, что снижает намагниченность насыщения из-за так называемого магнитного мертвого слоя на поверхности частиц и как следствие ухудшает нагревательную способность.

«Перспективный метод ультразвуковой механо-кавитационного разрушения позволяет получить однородные наночастицы магнетита с идеальной кристаллической структурой исходного макроскопического образца или порошка, с химически чистой поверхностью и высокой намагниченностью насыщения, равной 92 emu/g, что близко к теоретическому значению для чистого магнетита», — отмечает автор исследования к.т.н. Василий Баутин, доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов НИТУ МИСИС.

Известно, что удельная мощность поглощения магнитных наночастиц после введения их в биологическую среду обычно значительно снижается, до значений менее 200 Вт/г. Это происходит из-за магнито-дипольного взаимодействия в ансамбле магнитных наночастиц образующих плотные кластеры.

«Мы экспериментально доказали, если переменное магнитное поле направить вдоль оси ориентации кластера, величина удельной мощности увеличивается в 4 раза и достигает 600 Вт/г при относительно малых амплитудах и частоте переменного магнитного поля», — подчеркнул соавтор исследования Николай Усов, д.ф-м.н., в.н.с. кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов НИТУ МИСИС, Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук (ИЗМИ РАН).

Это значит, что терапевтическое воздействие можно реализовать при введении меньшего количества наночастиц и при более мягком воздействии переменного магнитного поля на организм человека. Следовательно, при дальнейшем применении данных магнитных наночастиц при лечении раковых опухолей, разрушение злокачественных новообразований будет безопаснее и доступнее.

«Исследователи Университета МИСИС на протяжении ряда лет занимаются решением прикладных задач в области создания материалов для терапии различного рода болезней. Коллектив ученых под руководством к.х.н., заведующего лабораторией „Биомедицинские наноматериалы“ НИТУ МИСИС Максима Абакумова стоит у истоков исследований магнитных наночастиц для их применения в качестве перспективных средств диагностики и лечения онкозаболеваний. Логичным продолжением стала разработка уникальной технологии получения чистых наночастиц магнетита для перспективного метода лечения онкологических заболеваний. Проведение дальнейших исследований планируется совместно с научным дивизионом госкорпорации „Росатом“ — АО „Наука и инновации“ и МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава РФ», — резюмировала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»