U trenutnim istraživanjima vezanim za poboljšanje tretmana raka, jedno obećavajuće područje istraživanja je nastojanje da se pronađu načini da se selektivno preciziraju i ciljaju ćelije raka uz minimiziranje efekata na zdrave ćelije.
U tom nastojanju, već je otkriveno u laboratorijskim eksperimentima da nanočestice gvožđe-oksida, kada se zagreju i zatim primene posebno na ćelije raka, mogu da ubiju te ćelije jer su ćelije raka posebno osetljive na promene temperature. Povećanje temperature ćelija raka na preko 43 stepena Celzijusa (oko 109 stepeni Farenhajta) u dovoljnom vremenskom periodu može ubiti te ćelije.
Dakle, tim pod vodstvom Univerziteta u Cincinnatiju - zajedno sa istraživačima na Državnom univerzitetu Iowa, Univerzitetu Michigan i Šangajskom univerzitetu Jiao Tong - nedavno je sproveo eksperimente kako bi vidio koje konfiguracije ili aranžmani nanočestica željezo-oksida mogu najbolje funkcionirati kao alat za isporuku ove ubijajuće toplote direktno u ćelije raka, posebno u ćelije raka dojke. Rezultati će biti predstavljeni na Konferenciji američkog fizičkog društva od 3. do 7. marta u Denveru od strane studenta doktorskog studija fizike UC Md Ehsan Sadata.
U sistematskom proučavanju četiri različita sistema magnetiziranih nanočestica sa različitim strukturnim i magnetskim svojstvima, istraživački tim je otkrio da je neograničeni sistem nanočestica, koji koristi elektromagnetno polje za stvaranje toplote, bio najbolji u stanju da prenese toplotu koju apsorbuju ćelije raka.
Dakle, iz skupa proučavanih nano sistema, istraživači su otkrili da se neobložene nanočestice željeznog oksida i nanočestice željeznog oksida obložene poliakrilnom kiselinom (PAA) - koje su obje bile neograničene ili nisu bile ugrađene u matricu - zagrijane brzo i na temperaturama više nego dovoljnim da ubiju ćelije raka.
- Neobložene nanočestice gvožđe-oksida povećane su sa sobne temperature od 22 stepena Celzijusa na 66 stepeni Celzijusa (oko 150 stepeni Farenhajta).
- Nanočestice gvožđe-oksida obložene poliakrilnom kiselinom (PAA) zagrejane sa sobne temperature od 22 stepena Celzijusa do 73 stepena Celzijusa (oko 163 stepena Farenhajta)
Cilj je bio utvrditi ponašanja grijanja različitih nanočestica željeznog oksida koja su varirala u smislu materijala korištenih u aparatu za nanočestice, kao i veličine čestica, geometrije čestica, razmaka između čestica, fizičkog zatvaranja i okolnog okruženja budući da su to ključni faktori koji snažno utiču na ono što se zove specifična stopa apsorpcije (SAR), ili izmjerena brzina kojom ljudsko tijelo može apsorbirati energiju (u ovom slučaju toplinu) kada je izloženo elektromagnetnom polju.
Prema Sadatu, "Ono što smo otkrili je da veličina čestica i njihova anizotropna (usmjerena) svojstva snažno utječu na postignuto magnetsko zagrijavanje. Drugim riječima, što su čestice manje i što je veća njihova usmjerenost duž ose, to je veće zagrijavanje koje je postignuto."
Dodao je da je na ponašanje sistema zagrevanja takođe uticala koncentracija prisutnih nanočestica. Što je veća koncentracija nanočestica (što je veći broj nanočestica i što je gušće sakupljeno), to je niži SAR ili brzina kojom je tkivo bilo u stanju da apsorbuje generisanu toplotu..
PROUČENA ČETIRI SISTEMA Istraživači su proučavali
- neprevučene nanočestice željeznog oksida
- nanočestice gvožđe-oksida obložene poliakrilnom kiselinom (PAA)
- nanosfera od polistirena s nanočesticama željeznog oksida ravnomjerno ugrađenim u matricu
- nanosfera od polistirena s nanočesticama željeznog oksida ravnomjerno ugrađenim u matricu, ali s površinom tankog filma od silicijum dioksida
Sva četiri sistema nanočestica bila su izložena istom magnetnom polju tokom 35 minuta, a merenja temperature su vršena u intervalima od dva minuta.
Kao što je navedeno, uzorci željeznog oksida PAA i neobloženi uzorci željeznog oksida pokazali su najveću promjenu temperature. Najniže promjene temperature, nedovoljne da ubiju ćelije raka, pokazale su
- Nanosfera od polistirena, koja se zagrijala na 36 stepeni Celzijusa (oko 96 stepeni Farenhajta).
- Nanosfera od polistirena sa silicijumskim premazom zagrijana na 40 stepeni Celzijusa (104 stepena Farenhajta).
