Nanotecnologia



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Graças ao trabalho de uma equipe interdisciplinar de pesquisadores do Centro de Dartmouth de Nanotecnologia Excellence, financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, os da próxima geração de nanopartículas magnéticas (MNPS) pode em breve ser o tratamento de tumores profundos e difíceis de alcançar dentro o corpo humano.

Embora os pesquisadores advertem que quaisquer novas terapias baseadas em suas descobertas terá que provar segura e eficaz em ensaios clínicos antes de se tornar rotineiramente disponíveis para pessoas com câncer, eles apontam para o trabalho que eles publicado esta semana no Journal of Applied Physics , da AIP Publishing , o progresso significativo.

Eles criaram uma nova classe de forma de flor nanopartículas magnéticas com desempenho superior em campos magnéticos de baixo nível e funcionou seu mecanismo de aquecimento. O trabalho fornece sugestões futuras para o desenvolvimento de uma nova geração de nanopartículas magnéticas de forma irregular para a terapia do câncer hipertermia.

O que é a hipertermia clínica? É uma técnica na qual a temperatura de uma parte ou da totalidade do corpo é levantada acima do normal. O calor é conhecido para danificar ou destruir células cancerosas, mas a utilizá-lo de modo seguro e eficaz, o aquecimento deve ser aplicada de maneira muito específica e o tumor deve ser mantido dentro de uma gama de temperatura rigorosa durante um período de tempo preciso.

Uma maneira de conseguir isso é para administrar nanopartículas e depois aquecê-los com a energia da luz, som ou alternando ondas magnéticas. Esta não é uma tarefa fácil, pois a alternância de ondas de rádio-freqüência aplicado também geram aquecimento desnecessário em tecidos normais. "Até o momento, as partículas mais disponíveis no mercado, concebidas para a aplicação de calor hipertermia muito bem em uma freqüência relativamente alta, forte campo magnético", disse Fridon Shubitidze, professor associado de engenharia da Thayer School of Engenharia do Dartmouth College. "No entanto, há um limite para a frequência e a força que pode ser aplicado."

Quando o corpo humano é colocado em uma freqüência elevada e campo alternado forte, ele começa a se aquecer e, se não for controlada, pode danificar as células normais. "Uma maneira de evitar o tecido normal prejudicial é por ganhar uma compreensão mais profunda dos mecanismos de aquecimento das nanopartículas magnéticas e usar esse conhecimento para criar nanopartículas magnéticas que aquecem os pontos fortes baixas de campo", Shubitidze apontou.

Em geral, os materiais magnéticos granel aquecer quando experimentam um campo magnético variável. "Quando encolhido ao tamanho de nano, estes materiais podem aquecer em algumas maneiras diferentes que não ocorrem em uma escala maior", explicou Shubitidze. "Alguns envolvem movimento, com as partículas rotativo fisicamente e / ou em movimento sob a influência do campo, enquanto que outros são totalmente não-mecânica e apenas envolvem mudanças de direcção na qual as partículas são magnetizados."

Em geral, hipertermia nanopartícula magnética consiste de duas fases principais: a entrega e depois de activação de células tumorais dentro de nanopartículas. Uma vez que as nanopartículas magnéticas são entregues no interior das células tumorais, o sistema activa um campo electromagnético que transfere energia para eles, a criação de um aquecimento localizado para destruir as células tumorais .

"A temperatura local está directamente relacionada com a magnitude do campo magnético alternado, no tumor", Shubitidze elaborado. "O campo magnético alternado de uma bobina decai rapidamente, de modo a aplicar esta tecnologia em casos que envolvem tumores profundos no interior do corpo, tais como os cancros pancreáticos-conseguindo uma alta amplitude de campo magnético alterno no tumor requer uma amplitude ainda maior campo magnético alternado em a superfície. Este domínio de grande magnitude pode também elevar a temperatura em tecidos normais e os limites de aplicabilidade da terapia de hipertermia nanopartícula magnética por não conseguir calor suficiente para fora das partículas, que são num tumor profundo dentro do corpo ".

As partículas projetadas, sintetizados e testados pelo melhor desempenho da equipe show em níveis de campo baixos em comparação com os seus homólogos disponíveis comercialmente.

Isto marca um passo significativo em direção a "possibilitando o tratamento de tumores que são profundas dentro do corpo", disse Shubitidze. "O mecanismo do aquecimento é ditada por vários factores, tais como a forma de nanopartículas, o tamanho, tipo de material e da influência do ambiente circundante. As análises mostraram que além da possibilidade de aquecimento de histerese, o mecanismo de perda de energia para os nossos nanopartículas magnéticas é de campo magnético impulsionado perda de atrito viscoso, o que não foi previamente considerado dentro da comunidade de investigação hipertermia nanopartículas magnéticas. "

Em termos de aplicações, hipertermia nanopartícula magnética prova ser eficaz quando não há partículas suficientes no tumor, quando as partículas têm propriedades favoráveis ​​de aquecimento, e quando uma suficientemente forte campo magnético é entregue. A tecnologia pode ser utilizada como uma terapia individual ou como uma terapia adjuvante juntamente com quimioterapia e radiação terapias para tratamento do cancro.

O desenvolvimento de nanopartículas magnéticas que aquecem a níveis mais baixos de campo é um "passo importante no sentido de tornar a hipertermia magnética nanopartícula um tratamento clinicamente viável para cânceres profundas", Shubitidze observou.

O que vem por aí para a equipe? "No momento, estamos trabalhando para combinar nossas nanopartículas magnéticas e um novo dispositivo para entregar uma força de campo maior para o tumor no caso de câncer de pâncreas, que é um alvo particularmente difícil para os geradores de campo convencionais", disse Shubitidze.-Flower-like magnetic nanoparticles target difficult tumors-"[PHYS]


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