Ученые-физики из Уральского федерального университета (УрФУ) и Университета Эдинбурга, под руководством Алексея Иванова и Филипа Кэмпа, сделали крупный шаг на пути повышения эффективности наночастиц для уничтожения раковых опухолей. Благодаря поддержке Российского научного фонда, исследовательская команда разработала инновационную теоретическую модель, позволяющую по-новому взглянуть на поведение этих уникальных наноматериалов в организме человека.
Вклад наночастиц в борьбу с тяжелыми заболеваниями
Борьба с онкологическими и инфекционными заболеваниями вошла в новую эпоху благодаря применению нанотехнологий. Ученые во всем мире ищут способы сделать доставку лекарственных средств более целенаправленной, а методы удаления опухолей — менее травматичными для организма. Одним из главных направлений стало использование наночастиц, способных эффективно воздействовать непосредственно на пораженные клетки, минимизируя вред для здоровых тканей.
Современные наночастицы используют по-разному: в виде носителей токсинов, самостоятельных агентов для уничтожения клеток, а также как мишени для иммунной системы, или же для термического или магнитного воздействия. Такой спектр применения позволил улучшить результаты лечения сложных заболеваний, но все еще оставались нерешенные вопросы — как сделать этот процесс максимально управляемым и безопасным.
Открытие, меняющее подход к лечению
Главный результат, опубликованный ведущими учеными УрФУ и Университета Эдинбурга, состоит в создании качественно новой модели взаимодействия наночастиц между собой в зоне опухоли. Проблема, с которой столкнулись исследователи, заключалась в том, что реальные эксперименты существенно отличались от теоретических ожиданий. Различия касались, прежде всего, параметров нагрева: поведение частиц оказалось намного сложнее, чем предполагали традиционные формулы.
В результате моделирования выяснилось, что решающее значение имеет именно коллективное поведение наночастиц, их взаимовлияние при воздействии внешних факторов, таких как лазерное облучение или магнитные поля. Предыдущие расчеты недооценивали этот эффект, что объясняло низкую эффективность ряда старых методов прогноза.
Практические перспективы работы Иванова и Кэмпа
Алексей Иванов и Филип Кэмп уже не первый год исследуют свойства наночастиц, делая акцент на подборе оптимальных размеров, свойств и способов доставки частиц к опухолевому очагу. В ходе последней работы ученые корректировали параметры длительности облучения, размер наночастиц и их пространственное распределение, получая точные данные о наиболее эффективных сценариях воздействия.
Обновленная теория однозначно показала: для достижения нужного терапевтического эффекта теперь требуется меньше времени и мощности воздействия, а значит, лечение становится менее травматичным и более щадящим для пациента. К примеру, участки опухоли нуждаются в нагреве гораздо меньшей длительности, чем предполагалось ранее, что положительно скажется на процессе выздоровления.
Уникальный научный инструмент для медицины будущего
Новый математический аппарат, созданный командой УрФУ и Университета Эдинбурга, открывает двери к более точной диагностике и терапии различных форм рака. Теперь медики смогут максимально точно прогнозировать результат лечения, исходя из реальных свойств используемых наночастиц. Кроме того, исследование позволяет оптимизировать будущие эксперименты, делая их более предсказуемыми и безопасными.
Дальнейшие эксперименты и оптимизм ученых
Команда исследователей отмечает, что уже в ближайшее время будет приступать к практическим опытам с реальными наночастицами, протестировав на практике работоспособность новой модели. Такой подход сулит успех не только в онкологии, но и в лечении многих других заболеваний, где необходимы максимально точные и адресные методы воздействия. Работа, поддерживаемая Российским научным фондом, демонстрирует высокую значимость международного научного сотрудничества и дарит надежду на создание более эффективных и безопасных лекарственных средств будущего.
Изображение: Фотобанк Freepik
Источник: scientificrussia.ru
