Nanotechnologia może przyczynić się do rozwoju wielu obszarów badań medycznych i sposobów leczenia chorób. Rozwój nanomateriałów ewoluował od opracowywania pojedynczych cząstek do wieloskładnikowych struktur zwanych nanohybrydami, które umożliwiają wykorzystanie nowych adekwatności.
Nanohybrydy magnetyczne na bazie żelaza charakteryzują się wyjątkowymi adekwatnościami magnetycznymi i niskim poziomem toksyczności, co czyni je obiecującymi kandydatami do zastosowań diagnostycznych i terapeutycznych w nanomedycynie.
Obejmują one hipertermię magnetyczną (magnetic hyperthermia – MHT), metodę leczenia wykorzystującą ciepło generowane przez nanomateriały w celu wywołania apoptozy komórek nowotworowych.
– Hipertermia magnetyczna to nieinwazyjna metoda leczenia nowotworów wykorzystująca nanocząstki magnetyczne, które są poddawane działaniu zmiennego pola magnetycznego w celu nagrzania danego miejsca do zakresu temperatur 42–45 stopni Celsjusza, co wykazuje działanie lecznicze – wyjaśnia Aram Manukyan, kierownik Laboratorium Fizyki Ciał Stałych w Instytucie Badań Fizycznych Narodowej Akademii Nauk w Armenii.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu MaNaCa naukowcy starali się stworzyć podwaliny pod badania nad nanocząsteczkami tlenku żelaza w diagnostyce, terapii i leczeniu nowotworów. Projekt miał również na celu zwiększenie możliwości wykorzystania nanocząstek w zastosowaniach medycznych.
Projekt połączył wiedzę specjalistyczną trzech uniwersytetów: Uniwersytetu Arystotelesa w Grecji, Uniwersytetu Duisburg-Essen w Niemczech i Instytutu Badań Fizycznych Narodowej Akademii Nauk w Armenii, a także specjalistów badawczych spółki Intelligentsia Consultants.
– Uzyskane rezultaty, które zostały opublikowane na łamach prestiżowych czasopism, są konkurencyjne i mogą znaleźć dalsze zastosowania w biomedycynie – mówi Manukyan.
Poprawa sprawności nagrzewania nanocząstek
Zespół badał adekwatności strukturalne i magnetyczne nanohybryd magnetycznych, wykorzystując urządzenia nowej generacji w europejskich organizacjach partnerskich, takie jak transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczości, magnetometry, dyfrakcję rentgenowską, a także hipertermiczne urządzenia o wysokiej czułości.
Aby poprawić sprawność nagrzewania nanocząstek, zespół przetestował różne strategie, w tym zmianę parametrów fizycznych, takich jak rozmiar, magnetyzacja nasycenia i efektywna anizotropia nanocząstek, czyli zdolność materiału do przyjmowania różnych adekwatności przy pomiarze w różnych kierunkach.
Hybrydowe nanocząstki, będące układem składającym się co najmniej z dwóch elementów składowych, mogą być dostosowywane w taki sposób, by miały różne adekwatności magnetyczne, co zapewnia wysoką sprawność hipertermii magnetycznej.
Badania zespołu nad hipertermią cząstek magnetycznych wykazały, iż to zawartość żelaza jest czynnikiem decydującym o sprawności nagrzewania.
Nawiązywanie multidyscyplinarnych kontaktów
Kontakty nawiązane w ramach projektu MaNaCa zaowocowały multidyscyplinarnymi szkoleniami dla młodych naukowców w rozwijającej się dziedzinie zaawansowanych technologii teranostyki magnetycznej – innowacyjnego i spersonalizowanego sposobu leczenia nowotworów.
– Szkolenie naukowców na wczesnym etapie kariery obejmowało multidyscyplinarną metodologię naukową, a także praktyczne doświadczenia w laboratorium – zauważa Manukyan.
Projekt umożliwił współpracę pracowników wielu uczelni i wymianę wiedzy dotyczącej tej rozwojowej dziedziny.
– Ponadto działania w ramach projektu obejmowały szkolenia w zakresie umiejętności technicznych i miękkich, konsultacje w zakresie rozwoju kariery, wspólne publikacje, wspólny udział w konferencjach, organizację szkół letnich, warsztatów i międzynarodowej konferencji –dodaje Manukyan.
Zespół projektu MaNaCa zorganizował pierwszą edycję międzynarodowej konferencji „Perspektywy Armenii w zakresie teranostyki onkologicznej” (APRICOT) w Armenii.
Podczas wydarzenia uczestnicy przeanalizowali zastosowanie nanohybryd magnetycznych w wielu obszarach biomedycznych, w tym w leczeniu przy pomocy techniki hipertermii, diagnostyce medycznej, urządzeniach czujnikowych, usuwaniu toksyn i dostarczaniu leków.
– Kongres można nazwać jednym z ważnych osiągnięć projektu. Była to pierwsza konferencja w Armenii związana z zastosowaniem nanohybryd magnetycznych w biomedycynie, chcemy, by stała się regularnym wydarzeniem – mówi Manukyan.
