Физика

Физики создали магнитное поле, которое помогает прижиться имплантатам

Jpfon10/Wikimedia Commons

Группа физиков из МГУ им. М.В. Ломоносова при участии швейцарских коллег разработала способ использования терапевтического действия нагрева или охлаждения тканей за счет магнитокалорического эффекта. Статья опубликована в последнем номере журнала International Journal of Refrigeration.

Ученые предложили способ применения магнитокалорического эффекта (МКЭ) для адресной доставки лекарств в месте установки имплантата.

Суть МКЭ сводится к тому, что при воздействии внешнего магнитного поля на магнитный материал температура этого материала изменяется, повышаясь или, наоборот, падая (в зависимости от материала).

Один из методов, разработанных исследователями, носит название «магнитожидкостная гипотермия» и сводится к нагреву онкологических новообразований специальными магнитными наночастицами, адресно доставляемыми в место опухоли. Для этого исследователями разработана и создана уникальная установка по созданию переменного высокочастотного магнитного поля, которой, по словам ученых, не существует аналогов в мире. На сегодня с помощью этой установки в Российском научном онкологическом центре им. Н.Н.Блохина проведены первичные исследования клеточных культур различных типов раковых опухолей. Проведены также исследования на мышах, доказавшие биосовместимость и нетоксичность микрочастиц. Ставятся также эксперименты по фармакокинетике микрочастиц, с помощью которых выясняется, как они удерживаются в опухоли, как распространяются в организме кровотоком и т.п.

По словам ученых, одной из проблем при имплантации в человеческий организм инородных тел — искусственных суставов, брюшных сеток, стентов пищевода, моче- и желчевыводящих протоков и пр. — является вероятность их отторжения. Авторы статьи предлагают наносить на имплантаты (еще во время их подготовки к установке в организм) специальное покрытие, состоящее из нескольких слоев. Первый слой – магнитный материал, который охлаждается во внешнем магнитном поле (материал с отрицательным магнитокалорическим эффектом). Этот слой может представлять собой тонкую пленку или суспензию из магнитных микрочастиц. Второй слой — полимерная матрица, в которую, как в губку, помещено лекарственное вещество. Полимерная матрица находится в непосредственном тепловом контакте с магнитокалорическим материалом. Вся эта конструкция во время операции помещается в организм.

Используемый в технологии полимер при нормальной температуре внутри организма, то есть при температуре выше 37 градусов, похож на желе, которое удерживает внутри себя лекарство. Когда магнитное поле понижает температуру магнитного материала, полимер переходит в жидкообразное состояние и выпускает лекарство в месте установки имплантата. Например, когда после установки имплантата происходит воспаление, неинвазивное приложение внешнего магнитного поля (например, в установке МРТ) позволит выпустить нужную порцию лекарства в течение нужного времени в нужном месте.

Такой метод «адресной» доставки лекарств, хорош, в частности, уже тем, что он воздействует только на источник воспаления и лишен всякой связи с остальным организмом, то есть уже по определению для него совершенно безвреден. Однако пока непонятно, что делать, если лекарство в оболочке закончится.