Магнитное поле поможет прижиться имплантам и уничтожить раковые опухоли

Исследователи нашли способ нагрева и охлаждения тканей человеческого тела, ускоряющий адаптацию к имплантам. В перспективе схожие методы помогут и в борьбе с раковыми опухолями. Соответствующая статья опубликована в International Journal of Refrigeration.

Под воздействием внешнего магнитного поля температура магнитного материала либо растёт, либо падает (в зависимости от типа материала). Хотя сам этот магнитокалорический эффект был обнаружен в XIX веке, его практическое применение до сих пор было затруднено. Хотя с помощью этой технологии делают работоспособные бесшумные холодильники, они требуют мощных магнитных полей, источники которых дороги. Поэтому физики из МГУ попробовали приложить этот эффект к области, где уже сегодня возможно его массовое применение, — к медицине. 

Учёные разработали метод магнитожидкостного нагрева опухолей: специальные магнитные наночастицы под действием магнитного поля доставляются в район опухоли. Сконцентрировавшись там, они в силу магнитокалорического эффекта нагреваются из-за внешнего магнитного поля, локально разогревая опухоль, что ведёт к её деградации.

Исследователями создана и первая в мире установка для получения переменного высокочастотного магнитного поля нужных параметров. Пока её "обкатывают" в Российском научном онкологическом центре им. Н.Н. Блохина, воздействуя на клеточные культуры раковых опухолей. Предварительные исследования на мышах показали, что использованные при этом микрочастицы не опасны для живого организма.

Другой необычный метод, основанный на магнитокалорическом эффекте и предложенный российскими учёными впервые, — борьба с отторжением имплантов. Когда в человеческий организм вводятся инородные тела (искусственные суставы и так далее), он часто пытается отторгнуть их. При этом начинается воспалительный процесс, который можно подавить лекарствами. Однако идеальным вариантом было бы использовать лекарство локально, так как его распространение по всему организму негативно влияет на иммунитет.

Авторы статьи предлагают способ сделать доставку максимально "адресной". Для этого нужно наносить на импланты специальное многослойное покрытие. Первый слой — магнитный материал, охлаждающийся во внешнем магнитном поле (с отрицательным магнитокалорическим эффектом). Второй слой — полимерная матрица, в которую "упаковано" лекарство.

Полимер этой матрицы при нормальной температуре тела (выше 37 градусов) похож на желе. Когда магнитное поле понижает температуру магнитного материала, полимер становится менее плотным, почти жидким, и выпускает лекарство в месте установки импланта. Таким образом, если после операции происходит воспаление, достаточно поместить пациента в аппарат магнитно-резонансной томографии, что позволит выпустить нужную порцию лекарства и подавить воспаление с минимальными побочными эффектами.