Обратная сторона долгой жизни – заболевания, характерные для пожилого возраста. Никогда раньше такое количество американцев не доживало до глубокой старости. Высокая продолжительность жизни означает, помимо всего прочего, слабеющую иммунную систему и, как следствие, высокую частоту онкологических заболеваний. Их эффективное лечение требует новых, более универсальных методов. Об одном из разрабатываемых методов лечения рака на стыке биологии, нанотехнологий и физики пойдет речь в сегодняшней Техносреде.
Как ни странно, убить раковые клетки не так уж сложно. Это с успехом делается в лабораторных условиях несколькими способами: токсичными для клеток химическими соединениями, радиацией, физическими воздействиями или обыкновенным нагреванием. Ни один из этих методов, однако, не обеспечивает полного успеха в клинических условиях по одной простой причине. Убивая раковые клетки, яды, радиация и другие методы воздействия так же убивают и здоровые ткани организма. Из-за высокой токсичности химиотерапии и низкой избирательности лучевой терапии они часто применяются в комбинациях или в качестве вспомогательного лечения, а основным оружием против рака чаще оказывается хирургическая операция. По крайней мере, в тех случаях, когда она возможна. Создать метод, избирательно убивающий раковые клетки без хирургического вмешательства, задача не из тривиальных.
Если нагреть раковые клетки в пробирке до температуры выше 43˚C, они начинают погибать. То же, конечно, верно и для здоровых клеток, и поэтому изначально ясно, что нагревание должно быть хорошо локализовано. Казалось бы, при чем здесь наночастицы металлов? Они могут существовать в виде взвеси в воде. Их можно вводить в виде инъекций в определенные участки тканей, в том числе пораженные раком. И вот основной этап в предлагаемом методе лечения: когда опухоль окажется насыщенной достаточным количеством этих частиц, достаточно создать переменное магнитное поле вокруг них, чтобы они начали разогреваться. Таким образом можно избирательно нагревать раковые опухоли, по крайней мере, в теории.
На практике исследователи, разрабатывающие этот метод, сталкиваются с рядом проблем. Обычные металлические наночастицы нагревают ткань недостаточно эффективно, и для разогрева выше 43 градусов требуется слишком интенсивное магнитное поле, которое само по себе негативно влияет на организм. Исследователи из Кореи обошли эту проблему, создав двухслойные частицы из разных металлов. Интенсивность магнитного поля для нужного разогрева этих частиц упала в десять раз. Таким образом, доза магнитного облучения составила всего 10 процентов от изначального. В экспериментах на мышах десятиминутная обработка опухоли привела к ее полному исчезновению (данные в статье журнала Nature).
На этой неделе вышла новая статья, описывающая еще один шаг на пути к созданию эффективного лечения наночастицами металла. Оказалось, что форма частиц также влияет на характер нагревания. Восьмиконечные звезды из золота, использованные в новых экспериментах, повысили создаваемую температуру еще в десять раз при том же магнитном поле. Размеры этих звезд составляют порядка одной тысячной толщины человеческого волоса.
Несмотря на полное исчезновение опухолей у животных и относительную простоту лечения (после инъекции животных помещают в сферический магнит на несколько минут), этому методу еще предстоят новые этапы совершенствования, прежде чем им начнут лечить людей. Одна из дополнительных проблем – создание высокой концентрации наночастиц в опухоли. Сами по себе они относительно безвредны, но их высокая концентрация способна вызывать иммунную реакцию у пациента. Поэтому путь к созданию работающего метода лечения лежит через повышение эффективности нагревания. Чем меньше частиц понадобится, чтобы нагреть ткань выше 43 градусов, тем ближе будет метод к широкому клиническому применению и, в конечном счете, – тем счастливее жизнь стареющего поколения.
Американское общество технологично. Лучшие умы со всего света создали в США критическую интеллектуальную массу во многих областях науки и техники. В «Технологиях» пойдет речь о них, но не только. Само понятие "технология" в Америке применимо буквально ко всему, в том числе к обществу. Новые материалы в рубрике «Технологии с Крыловым» каждую неделю по средам
