Hai bisogno di uccidere i tumori? Basta aggiungere calore.

Questa è la promessa delle nanoparticelle magnetiche riscaldate, una tecnologia dal suono futuristico che un giorno potrebbe essere utilizzata per friggere ed eliminare le cellule tumorali senza danneggiare i tessuti sani in altre parti del corpo.

Una nuova ricerca condotta dall'Università di Buffalo avanza questo concetto, con gli scienziati che sviluppano nanoparticelle in grado di eliminare i tumori con quantità significative di calore sotto un basso campo magnetico. Lo studio è stato pubblicato online il 21 giugno sulla rivista Piccolo , ed è stato selezionato come un futuro articolo di copertina.

"Il risultato principale del nostro lavoro è la prestazione di riscaldamento notevolmente migliorata delle nanoparticelle in condizioni di campo basso adatte per applicazioni cliniche. La migliore potenza di riscaldamento che abbiamo ottenuto è vicina al limite teorico, superando di gran lunga alcune delle particelle più performanti prodotte da altri gruppi di ricerca, "dice Hao Zeng, dottorato di ricerca, professore di fisica presso l'UB College of Arts and Sciences, che ha guidato il progetto.

Spiega che la terapia ha una serie di potenziali benefici rispetto ad altre vie di trattamento. è minimamente invasivo, e non si prevede che generi il tipo di gravi effetti collaterali spesso associati alla chemioterapia e alle radiazioni, lui dice.

"Il trattamento riscalderà solo la regione in cui si trovano le nanoparticelle senza influenzare i tessuti sani che sono più lontani, quindi prevediamo pochi effetti collaterali, " dice Zeng. "Inoltre, il campo magnetico utilizzato per eccitare le particelle può penetrare in profondità nel corpo da uno strumento che non richiede alcun contatto o inserimento di sonde. Come tale, la terapia può raggiungere parti del corpo che non sono facilmente accessibili alla chirurgia."

Lo studio è stato una collaborazione tra UB; Capital Normal University di Pechino, Cina; il cinese PLA General Hospital di Pechino; e l'Università del Nebraska Omaha. Shuli He, dottorato di ricerca, uno studioso in visita presso UB della Capital Normal University, fu il primo autore.

Proprietà magnetiche accuratamente sintonizzate

È necessario fare molta più ricerca prima che le nanoparticelle siano disponibili per i pazienti.

Ma ecco come funzionerebbe la terapia:in primo luogo, i medici utilizzerebbero tecnologie mirate per dirigere le nanoparticelle verso i tumori nei corpi dei pazienti. Quindi, l'esposizione a un campo magnetico alternato indurrebbe l'orientamento magnetico delle particelle a capovolgersi avanti e indietro centinaia di migliaia di volte al secondo. Questo processo farebbe riscaldare le particelle mentre assorbivano energia dal campo elettromagnetico e la convertivano in energia termica nelle regioni mirate.

Questa forma di trattamento del cancro è nota come ipertermia da nanoparticelle magnetiche, e non è nuovo. Ma Zeng e colleghi hanno progettato nuove nanoparticelle magnetiche che diventano più calde e generano calore alcune volte più velocemente di alcune delle nanoparticelle magnetiche più performanti studiate in condizioni di basso campo, lui dice.

"Dentro il corpo, l'energia termica viene continuamente portata via, ad esempio, dal flusso sanguigno, rendendo difficile il raggiungimento della temperatura necessaria per uccidere le cellule tumorali, " Zeng dice. "Uno ha bisogno di particelle con il più alto potere calorifico possibile. Le nostre particelle hanno dimostrato un'impressionante potenza di riscaldamento anche a bassa ampiezza del campo magnetico e frequenza ritenute sicure per il corpo umano".

Il team ha creato due tipi di nanoparticelle, ciascuno costituito da leghe metalliche scelte per la loro capacità di generare calore sotto un campo magnetico. Una delle nuove nanoparticelle contiene ferrite di cobalto di manganese, mentre l'altro è in ferrite di zinco.

Le particelle di ferrite di manganese-cobalto hanno raggiunto la massima potenza di riscaldamento sotto campi magnetici elevati. Ma le particelle biocompatibili di ferrite di zinco si sono riscaldate con un'efficienza impressionante in un campo ultrabasso.

"La linea di fondo è che le nostre particelle di ferrite di zinco sono progettate per campi bassi adatti per applicazioni cliniche, " dice Zeng. "Per altre particelle riportate in letteratura, il campo utilizzato è tipicamente più alto. La maggior parte di queste altre particelle non è in grado di riscaldarsi ai parametri di campo scelti".

Testato su cemento osseo magnetico

Zeng immagina il trattamento del cancro osseo come una delle prime applicazioni per le nanoparticelle magnetiche riscaldate.

Come spiega, "Tipicamente, dopo un intervento chirurgico per rimuovere i tumori ossei, un materiale sintetico chiamato cemento osseo viene iniettato per riempire i vuoti. Se introduciamo le nostre nanoparticelle nel cemento osseo, possono essere riscaldati su richiesta per uccidere eventuali cellule tumorali che rimangono nelle vicinanze, e aiutare a prevenire il ripetersi del cancro."

Per simulare questo scenario, Zeng e colleghi hanno incorporato le loro nanoparticelle di ferrite di zinco nel cemento osseo e l'hanno usato per riscaldare una costola di maiale. Con solo un piccolo numero di nanoparticelle (1% del cemento osseo, a peso), il set-up sperimentale ha raggiunto una temperatura abbastanza alta da uccidere le cellule tumorali.