Figura:una struttura orientata di nanoparticelle magnetiche nel trattamento dell'ipertermia del cancro, rispetto al caso ben noto di un normale magnete. Le illustrazioni schematiche mostrano (a) l'ago di una bussola magnetica orientato nella direzione del campo magnetico terrestre, e (b) nanoparticelle ferromagnetiche sotto irraggiamento con un campo magnetico ad alta frequenza di intensità più debole del campo magnetico anisotropo, in cui le nanoparticelle si allineano in piani perpendicolari al campo magnetico.
Dottor Hiroaki Mamiya, un ricercatore senior del Neutron Scattering Group, Unità del raggio quantico, Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali, Giappone, in collaborazione con il Prof. Balachandran Jeyadevan della School of Engineering presso l'Università della Prefettura di Shiga hanno studiato teoricamente il meccanismo di potenziamento ipertermico dei tumori utilizzando nanoparticelle magnetiche, che consente il riscaldamento selettivo del micro tessuto canceroso nascosto, e ha chiarito il fatto che le nanoparticelle sotto grandi campi magnetici formano stati orientati unici, a seconda rispettivamente delle sottili differenze nel loro ambiente locale nel tessuto canceroso e di conseguenza influenzano le condizioni di riscaldamento ottimali.
La termoterapia magnetica dei tumori ha pochi effetti collaterali e ricerche attive su questa tecnica, insieme all'immunoterapia, è ora in corso come quarto metodo di trattamento, dopo un intervento chirurgico, radioterapia, e chemioterapia. In particolare, questa tecnica è efficace contro i microcarcinomi che sfuggono al rilevamento. Nel trattamento mirato dell'ipertermia magnetica dei tumori, nanoparticelle magnetiche (magneti nanodimensionali) che agiscono come semi termici sotto un campo magnetico alternato vengono trasportate alle cellule tumorali utilizzando la tecnologia di somministrazione di farmaci. Però, ci sono incongruenze tra i risultati sperimentali e le previsioni della quantità di calore generata dalle nanoparticelle magnetiche basate sui modelli semplici esistenti, e questo è stato uno dei principali ostacoli all'ottimizzazione della progettazione delle particelle magnetiche per l'applicazione pratica.
Convenzionalmente, la risposta magnetica delle nanoparticelle era stata calcolata utilizzando soluzioni analitiche dei modelli considerando l'energia magnetostatica, dove possiamo immaginare che una bussola magnetica punti nella direzione del campo magnetico terrestre. Però, Il team del Dr. Mamiya ha effettuato una simulazione in condizioni quasi reali, considerando il fatto che una grande quantità di calore viene dissipata nel tessuto canceroso circostante e si è scoperto che lo stato orientato delle nanoparticelle magnetiche cambia drasticamente a seconda delle dimensioni e della forma delle nanoparticelle, la viscosità dell'ambiente circostante, e le condizioni di irraggiamento del campo magnetico alternato. Tra queste condizioni, ci sono casi in cui le nanoparticelle magnetiche si allineano in piani perpendicolari al campo magnetico a differenza della bussola magnetica quando viene irradiato un campo magnetico ad alta frequenza con ampiezza relativamente debole. Per di più, questa ricerca ha anche rivelato che la proprietà di generazione di calore delle nanoparticelle magnetiche varia ampiamente con il cambiamento della struttura di orientamento stabile.
Una volta verificate e stabilite le conoscenze acquisite in questa ricerca utilizzando una tecnica di osservazione in situ che impiega un raggio quantico ad alto potere penetrante, sarà possibile ottimizzare i semi magnetotermici e il dispositivo di irradiazione per gli attributi del carcinoma in trattamento. Questo sarà un importante passo avanti verso l'applicazione pratica del trattamento dell'ipertermia dei tumori utilizzando nanoparticelle magnetiche.
Questo risultato della ricerca sarà annunciato il 15 novembre, 2011 nell'edizione online di Rapporti scientifici , che è una rivista ad accesso aperto del Nature Publishing Group.
