Magnetyczne nanocząstki wspomagają leczenie nowotworów
Nanotechnologia może przyczynić się do rozwoju wielu obszarów badań medycznych i sposobów leczenia chorób. Rozwój nanomateriałów ewoluował od opracowywania pojedynczych cząstek do wieloskładnikowych struktur zwanych nanohybrydami, które umożliwiają wykorzystanie nowych właściwości. Nanohybrydy magnetyczne na bazie żelaza charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami magnetycznymi i niskim poziomem toksyczności, co czyni je obiecującymi kandydatami do zastosowań diagnostycznych i terapeutycznych w nanomedycynie. Obejmują one hipertermię magnetyczną (ang. magnetic hyperthermia, MHT), metodę leczenia wykorzystującą ciepło generowane przez nanomateriały w celu wywołania apoptozy komórek nowotworowych. „Hipertermia magnetyczna to nieinwazyjna metoda leczenia nowotworów wykorzystująca nanocząstki magnetyczne, które są poddawane działaniu zmiennego pola magnetycznego w celu nagrzania danego miejsca do zakresu temperatur 42–45 °C, które wykazują działanie lecznicze”, wyjaśnia Aram Manukyan, kierownik Laboratorium Fizyki Ciał Stałych w Instytucie Badań Fizycznych Narodowej Akademii Nauk w Armenii(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W ramach finansowanego ze środków UE projektu MaNaCa(odnośnik otworzy się w nowym oknie) naukowcy starali się stworzyć podwaliny pod badania nad nanocząsteczkami tlenku żelaza w diagnostyce, terapii i leczeniu nowotworów. Projekt miał również na celu zwiększenie możliwości wykorzystania nanocząstek w zastosowaniach medycznych. Projekt połączył wiedzę specjalistyczną trzech europejskich uniwersytetów – Uniwersytetu Arystotelesa(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Grecji, Uniwersytetu Duisburg-Essen(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Niemczech i Instytutu Badań Fizycznych Narodowej Akademii Nauk w Armenii, a także specjalistów badawczych spółki Intelligentsia Consultants(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Uzyskane rezultaty, które zostały opublikowane na łamach prestiżowych czasopism, są konkurencyjne i mogą znaleźć dalsze zastosowania w biomedycynie”, mówi Manukyan.
Poprawa sprawności nagrzewania nanocząstek
Zespół badał właściwości strukturalne i magnetyczne nanohybryd magnetycznych, wykorzystując urządzenia nowej generacji w europejskich organizacjach partnerskich, takie jak transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczości, magnetometry, dyfrakcję rentgenowską, a także hipertermiczne urządzenia o wysokiej czułości. Aby poprawić sprawność nagrzewania nanocząstek, zespół przetestował różne strategie, w tym zmianę parametrów fizycznych, takich jak rozmiar, magnetyzacja nasycenia i efektywna anizotropia nanocząstek, czyli zdolność materiału do przyjmowania różnych właściwości przy pomiarze w różnych kierunkach. Hybrydowe nanocząstki, będące układem składającym się z co najmniej dwóch elementów składowych, mogą być dostosowywane w taki sposób, by miały różne właściwości magnetyczne, co zapewnia wysoką sprawność hipertermii magnetycznej. Badania zespołu nad hipertermią cząstek magnetycznych wykazały, że to zawartość żelaza jest czynnikiem decydującym o sprawności nagrzewania.
Nawiązywanie multidyscyplinarnych kontaktów
Kontakty nawiązane w ramach projektu MaNaCa zaowocowały multidyscyplinarnymi szkoleniami dla młodych naukowców w rozwijającej się dziedzinie zaawansowanych technologii teranostyki magnetycznej – innowacyjnego i spersonalizowanego sposobu leczenia nowotworów. „Szkolenie naukowców na wczesnym etapie kariery obejmowało multidyscyplinarną metodologię naukową, a także praktyczne doświadczenia w laboratorium”, zauważa Manukyan. Projekt umożliwił organizację wymian pracowników wielu uczelni w celu wymiany wiedzy dotyczącej tej rozwojowej dziedziny. „Ponadto działania w ramach projektu obejmowały szkolenia w zakresie umiejętności technicznych i miękkich, konsultacje w zakresie rozwoju kariery, wspólne publikacje, wspólny udział w konferencjach, organizację szkół letnich, warsztatów i międzynarodowej konferencji”, zauważa Manukyan. Zespół projektu MaNaCa zorganizował pierwszą edycję międzynarodowej konferencji „Perspektywy Armenii na Polu Teranostyki Onkologicznej” (APRICOT)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Armenii. Podczas wydarzenia uczestnicy przeanalizowali zastosowanie nanohybryd magnetycznych w szeregu obszarów biomedycznych, w tym w leczeniu przy pomocy techniki hipertermii, diagnostyce medycznej, urządzeniach czujnikowych, usuwaniu toksyn i dostarczaniu leków. „Konferencję można nazwać jednym z ważnych osiągnięć projektu”, mówi Manukyan. „Była to pierwsza konferencja w Armenii związana z zastosowaniem nanohybryd magnetycznych w biomedycynie – chcemy, by stała się regularnym wydarzeniem”.