Цивилизация
Наноразмерные оптические температурные сенсоры, позволяющие контролировать температуру в локальной области человеческого организма, создали ученые Казанского федерального университета (КФУ). Разработка позволит качественнее проводить гипертермию (нагревание) раковых опухолей. Об этом «Газете.Ru» рассказали в Минобрнауки.
Нагрев раковых опухолей — онкологическая гипертермия — рассматривается как возможный метод лечения рака. Сегодня он относится к области экспериментальной медицины. Предполагается, что нагрев опухоли выше определенных температур вызывает ее гибель, однако пока что клинически значимого улучшения исходов при раке с помощью этого метода добиться не удалось.
«Сейчас одной из актуальных задач является точный температурный контроль в локальной области организма с характерными линейными размерами в несколько микрометров, к примеру, в клетке. Это необходимо, в частности, для гипертермии раковых опухолей. Во время данной процедуры происходит нагрев опухоли лазерным излучением. При этом температура внутри опухоли не должна превышать 40 – 42 °C, так как перегрев может оказать сильное угнетающее действие на здоровые ткани. В то же время неэффективный нагрев не будет производить должного терапевтического действия. Таким образом, необходимо строго контролировать температуру внутри разогреваемого объекта», – рассказал «Газете.Ru» кандидат физико-математических наук Максим Пудовкин, руководитель молодежной лаборатории «Гибридные оптические сенсоры».
Возможным решением проблемы могут стать наноразмерные люминофоры (сенсоры), созданные физиками КФУ. В их основе лежат наночастицы ионов неодима (Nd3+), иттербия (Yb3+) и фторида азота (YF3), а сигнал их люминесценции зависит от температуры организма. Если эти сенсоры ввести в исследуемую область, то, анализируя сигнал люминесценции, можно получить информацию о температуре. Эксперименты показали, что такие сенсоры обладают высокой температурной чувствительностью, однако ее механизм пока остается не вполне ясным.
Также ученым предстоит найти способ доставки сенсоров в опухоли и своевременного их выведения. Вводить их можно с помощью инъекций как напрямую в опухоль, так и через кровоток с помощью биополимерных носителей или антител, соединяющихся с антигенами опухоли. Неорганические нанокристаллы не сильно токсичны для клеток, однако не выводятся естественным путем, и, если они будут накапливаться с каждой процедурой, это может стать причиной долгосрочных последствий. Пока что их удаление остается открытым вопросом.