НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ Л.Б. Лерман llerman@yandexl.ru. В современную медицину в настоящее время начинают активно проникать достижения нанотехнологий, стимулируя развитие нового направления медицинской физики, получившего название «наномедицина». Наномедицина охватывает широкий спектр различных медицинских и биофизических задач, и в настоящее время интенсивно ведутся разработки новых медицинских препаратов, инструментов, лекарств и т.п. на основе уже известных свойств наноматериалов. В онкологии используют различные типы наночастиц, такие как полимерные наночастицы, фуллерены, керамические и металлические наночастицы, углеродные нанотрубки, нанокристаллы, магнитные наночастицы, квантовые точки и др. Одной из серьезных проблем в медицине является целенаправленная доставка препаратов в определенное место организма в строго определенных дозах. Нанотехнологи ведут поиски новых материалов и разработку оборудования для транспортировки, которые помогли бы решить эту проблему для конкретных заболеваний. Одним из них, при лечении которого необходима точечная доставка лекарства, является рак, и, возможно, именно нанотехнологии станут панацеей от этой страшной болезни. Главной идеей при этом является инициация апоптоза, сокращение числа раковых клеток с помощью точечной доставки цитотоксинов. Наночастицы из золота или кадмия можно создавать таким образом, что иммунная система не будет обнаруживать и отторгать их, и при этом вследствие большого значения отношения площади поверхности наночастиц к объему их нетрудно покрыть нуклеиновыми кислотами и белками. Наночастицы с препаратом могут попасть в опухолевую ткань либо пассивным, либо активным образом. Минимальный диаметр пор в дефектных сосудах составляет приблизительно 200 нм, что позволяет наночастицам свободно проникать в опухоль и накапливаться в ней. При использовании химического присоединения к наночастицам компонента, избирательно взаимодействующего с антигеном на раковых клетках, реализуется активная доставка наночастиц в пораженный орган. В случае магнитных наночастиц и магнетосом естественно использовать магнитное поле для их транспортировки и удержания в нужном месте организма. После накопления препарата в опухоли для лечения используется либо его непосредственное действие, либо получившие в последнее время широкое распространение методы термотерапиию. При воздействии различных типов электромагнитного излучения после доставки наночастиц в опухоль удается достичь температуры 40оС−43оС, а при магнитной гипертермии и 45 оС. Гипертермию целесообразно использовать в сочетании с радиационным облучением и химиотерапией. Эффективность комбинирования радиотерапии и гипотермии продемонстрирована на примере клинических испытаний при лечении рака молочной железы. Показано, что в некоторых случаях наблюдается возрастание полной ремиссии рака молочной железы с 44% до 70%. Счетание полной или частичной гипертермии тела с другими методами лечения онкологических заболеваний приводит к повышению эффективности действия лекарственных препаратов, особенно при наличии метастазов. В настоящей работе рассматриваются золотые наночастицы биметаллические наночастицы с серебряным ядром и золотой оболочкой, магнитные композитные наночастицы на основе магнетита, а также магнитная керамика и магнетосомы. Автором учитываются обе составляющие электромагнитной энергии (ЭМЭ): электрическая и магнитная. Выполнен теоретический анализ возможности использования указанных классов наночастиц и рассмотрен ряд новых физических задач электродинамики, теплопрповодности и гидродинамики. Нагрев наночастиц происходит за счет поглощения в материале частицы части энергии электромагнитного излучения и перехода ее в тепловую. Для немагнитных частиц поглощение определяется комплексной частью частотно-зависимой диэлектрической проницаемости, а для магнитных частиц – дополнительно комплексной частью магнитной проницаемости. Здесь возникает две связанные задачи: задача электродинамики, состоящая в нахождении распределения энергии ЭМИ в наночастице и тепловых потерь, которые определяют мощность внутренних источников тепла, и задача теплопроводности, состоящая в нахождении распределения температурных полей в наночастице и окружающей ее среде при наличии найденных источников. В работе найдены напряженности электрического поля в слоях радиально-неоднородной сферической частицы и соответственно мощность тепловых источников в каждом слое. Следует отметить, что при использовнии магнитотерапии безопасность физиологического воздействия магнитного поля на живые организмы является определяющим.

    Полный текст статьи  помещен во вложении ниже.