29/06/2015 - Verwendung von magnetischen Nanopartikeln bei der Bekämpfung von Tumorzellen

Menéame

La Hyperthermie (Erhöhung der Körpertemperatur) wird seit Jahrhunderten zur Bekämpfung von Tumoren oder zur Verringerung ihrer Auswirkungen verwendet. Die Untersuchung des Physikers Eneko Garaio die Hyperthermie, jedoch mit einem anderen System (magnetische Nanopartikel) zur Erhöhung der Körpertemperatur. Diese Nanopartikel absorbieren Energie aus den Magnetfeldern und machen sie in Wärme aus, die verwendet wird, um die Temperatur der Tumore zu erhöhen und sie zu bekämpfen. Genau ein Artikel zu diesem Thema, der 2014 von Garaio zusammen mit vier weiteren UPV/EHU-Lehrern in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Measurement Science and Technology hat vor kurzem den Preis erhalten Outstanding Paper Award.

In den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde festgestellt, daß unter der Wirkung von wechselnden Magnetfeldern magnetische Nanopartikel eine Menge Energie absorbierten. Aus diesem Fund entstand die magnetische Hyperthermie, eine experimentelle Krebstherapie, bei der magnetische Partikel, die strategisch in Tumore platziert sind, zu einer Wärmequelle werden. Die Nanopartikel strahlen in Wärmeform die Energie aus, die sie aus dem anderen Magnetfeld aufnehmen, das von außen auf sie übertragen wird, was zu einem Temperaturanstieg in den Tumoren führt.

Laut Garaio bietet dieses System verschiedene Vorteile: "Auch die verwendeten Magnetfelder sind nicht schädlich für den Körper, d. h. sie erzeugen keine Wärme, so dass sie die gesunden Bereiche des Körpers nicht beeinträchtigen. Andererseits können Nanopartikel von Liganden umgeben sein. Die Partikel sind im Allgemeinen aus Eisenoxid, während der Ligand aus einer Schicht besteht, die mit organischen Molekülen hergestellt wird. Dank dieses Systems können Nanopartikel an Tumorzellen haften, ohne die gesunden Zellen zu beeinträchtigen."

Es gibt verschiedene Methoden, um die Temperatur zu erhöhen, nach denen Hyperthermiebehandlungen klassifiziert werden. In der Radiofrequenzhyperthermie werden z. B. durch elektromagnetische Wellen induzierte elektrische Ströme verwendet, um die Tumortemperatur zu erhöhen, und Antennen, um sich auf diese zu konzentrieren. Diese Antennen werden neben den Tumoren durch eine Operation angebracht. Bei Ultraschallhyperthermie erfolgt die Erwärmung durch Vibrationen; bei Laserhyperthermie hingegen werden die goldenen oder silbernen Nanopartikel, die neben den Tumoren platziert werden, um die Tumorzellen zu erhitzen, durch Infrarotlaser erregt.

Hyperthermie - eine alte Technik mit neuen Anwendungen

Garaio zufolge ist das wichtigste Ergebnis seiner Forschung: "Wir haben ein Instrument zur Messung der spezifischen Absorptionsrate von Nanopartikeln entwickelt; wir haben dann verschiedene Modelle zur Berechnung der spezifischen Absorptionsrate und zur Bestimmung der Form, des Materials und der Liganden von Nanopartikeln entwickelt." Was die Labortests betrifft, so "haben wir eine Nekrose in den Lebern von drei Mäusen induziert, ohne dass die gesunden Zellen dieser Organe geschädigt wurden," so der Forscher.

Die Wirksamkeit der Hitze gegen Tumore war den Ärzten bereits vor mehr als tausend Jahren bekannt, und vor etwa 200 Jahren wurden die Patienten mit Fieber behandelt, damit die Hitze die Tumore bekämpfte. Das ist kurz gesagt die Hyperthermie," erklärt Garaio. "Aber Wärme darf nicht in irgendeinem Bereich des Körpers oder in irgendeiner Weise verabreicht werden: Es sollte nur auf Tumore angewendet werden, bei einer Temperatur zwischen 41 und 46 °C. Das ist der Temperaturbereich, in dem die magnetische Hyperthermie am wirksamsten ist," betont der Autor der These.

Weitere Informationen

Eneko Garaio Urabaien (Iruñea, 1985) ist ein Doktorand an der UPV/EHU, einer Universität, an der er den größten Teil seiner Arbeit für seine Dissertation (Development of Experimental Techniques for Magnetic Hyperthermia Therapy) absolviert hat. Die Professoren der Fakultät für Wissenschaft und Technologie Fernando Plazaola (Vizepräsident für Forschung der UPV/EHU) und Jose Angel Garcia haben die Doktorarbeit geleitet.

Bibliographische Angaben

E Garaio, J M Collantes, F Plazaola, J A Garcia, I Castellanos-Rubio. ‘A multifrequency eletromagnetic applicator with an integrated AC magnetometer for magnetic hyperthermia experiments', Measurement Science and Technology, 2014. Dieser Artikel erhielt kürzlich den Outstanding Paper Award der Zeitschrift Measurement Science and Technology.

H. Khurshid, J. Alonso, V. Sankar, Z. Nemati, M.H. Phan, H. Srikanth, E. Garayo, J.A. Garcia, ‘FeCo nanowires with enhanced heating powers and controllable dimensions for magnetic hyperthermia', Journal of Applied Physics, 2015.

E. Garaio, O. Sandre, J. M. Collantes, J. A. Garcia, S. Mornet, and F. Plazaola, ‘Specific absorption rate dependence on temperature in magnetic field hyperthermia measured by dynamic hysteresis losses (AC Magnetometry)', Nanotechnology, vol. 26, p. 015704.2015.

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