15.11.3 Магниты для извлечения игл и хранения хирургических инструментов

Другое применение магнитных манипуляторов – извлечение инструментов в ходе операций. Все пользователи хирургических игл и игл для шприцов сталкиваются с постоянной угрозой застревания или даже потери иглы. Э та неприятность весьма часто случается во время операционных и процедурных манипуляций. Проблема извлечения иглы при оперативном вмешательстве может быть решена с использованием специальных ручных инструментов с магнитными датчиками, которые позволяют безопасно притягивать иглы и располагать их удобным для хирурга образом и исключают тем самым необходимость пользоваться хирургическими щипцами. Другое преимущество подобного устройства заключается в том, что для извлечения сложных игл необходима всего одна манипуляция.

Игла притягивается к магнитной части инструмента, а его рукоятка имеет специальную защиту. Как только игла извлекается, она сразу же помещается в специальные боксы для утилизации с помощью очень простой плунжерной системы.

Приборы с магнитными наконечниками используются также для извлечения инородных металлических предметов из глаз, ран, и других открытых тканей человека. При этом удается максимально облегчить эту процедуру для пациента. Для хранения хирургических инструментов в последнее время с успехом используется тканевый материал специальной конструкции, на котором закреплены полосы с гибкими магнитами.

В последнее время ученые-медики стали все чаще обращаться к использованию магнитных частиц для выполнения различных задач, возникающих в процессе лечения. Перспективность такой практики объясняется тем, что магнитными частицами можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, при этом не требуется проникновение в больной орган.

15.11.4 Магнито-жидкостная гипертермия

Медики двух берлинских больниц недавно приступили к клиническим испытаниям нового метода противораковой терапии, использующего тепло и частички железа для разрушения раковых клеток. Этот метод получил название "магнито-жидкостная гипертермия". Он предназначен, прежде всего, для терапии одной из наиболее злокачественных форм опухоли головного мозга – глиобластомы.

Метод состоит в том, что в опухолевую ткань под наркозом вводится жидкость, содержащая микроскопические частицы железа, которые поглощаются раковыми клетками. Затем опухоль подвергается воздействию внешнего магнитного поля, в результате чего наночастицы железа нагреваются до температуры 45 градусов Цельсия.

Такой нагрев разрушает опухолевую ткань и одновременно усиливает эффективность последующей лучевой терапии. Однако, лечение эффективно пока лишь на ранних стадиях заболевания. Наночастицы железа поступают в опухоль с помощью сверхчувствительной электронной навигационной системы. Это делает возможным проводить лечение глиобластомы, которая залегает глубоко в тканях мозга или располагается рядом с участками мозга, отвечающими за речь и моторные функции.

Метод магнито-жидкостной гипертермии развивается уже 12 лет и прошел успешные испытания на животных.

15.11.5 Магнитные наночастицы разрушают раковые клетки

Многофункциональные наночастицы под воздействием магнитного поля могут проникать в раковые клетки, п роделывая дыры в их мембранах.

Известно, что одной из основных проблем онкологии является создание эффективных маркеров, способных распознать раковые клетки среди здоровых с тем, чтобы впоследствии разрушать их, не причиняя вреда остальным. В настоящее время именно в этом качестве предлагается использовать сложные магнитные наночастицы, которые теперь могут рассматриваться как один из наноразмерных приборов для биомедицины.

Разрушительная для раковых клеток работа выполняется под действием магнитного поля. Ядро наночастиц состоит из оксидов железа. Исследователями было обнаружено, что под влиянием магнитного поля частицы, находящиеся внутри раковых клеток, способны разрывать мембраны клеток, проделывая в них дыры.

Структура наночастицы, использующейся для лечения рака, наблюдаемая в электронный микроскоп высокого разрешения. Частицы “наноклиники” состоят из нескольких элементов. Кроме магнитного ядра, которое позволяет проводить неинвазивные манипуляции, частицы содержат также красители, поглощающие инфракрасный и излучающие желтый свет, покрытие из кремния, и обособленные пептидные группы, имитирующие гормоны. Краситель позволяет “видеть” частицы с помощью лазерного микроскопа, а наличие гормонов обеспечивает селективность процесса распознавания раковых и здоровых клеток.

Ядро из оксидов железа изготавливается в первую очередь и имеет средний диаметр около 18 нм. Молекулы красителя — в нем происходит процесс испускания одного желтого фотона при поглощении двух ИК-фотонов — абсорбируются на поверхности ядра. Кремниевое покрытие, добавляемое с использованием специальной технологии, увеличивает диаметр частицы еще на 7 нм. Окончательные размеры частиц составляют около 32 нм.

Исследователи проверяли действие многофункциональных наночастиц на двух линиях раковых клеток: клетках эпителиальной карциномы, клетках почечного рака зеленой африканской мартышки. Они воздействовали на раковые клетки с внедренными в них наночастицами магнитным полем в 7 Тесла, достижимым в диагностических системах, основанных на явлении магнитного резонанса. В результате было обнаружено разрушение раковых клеток на 30-85 %. То же самое поле в отсутствие наночастиц не вызывало никакого эффекта. Исследователи пока не знают, как в точности магнитные частицы совершают свою разрушительную работу. Однако, они наблюдали, что раковые клетки, подвергшиеся описанному лечению, имеют разрывы в мембранах, в то время как здоровые клетки - нет.

По-видимому, выравнивание наночастиц в магнитном поле приводит к истиранию и повреждению мембран.

Недавно в печати появилось сообщение о завершении важной исследовательской работы, посвященной новому методу диагностики рака. Новая техника, которая применяет магнитные частицы, обнаруживает м етастазы в лимфатических узлах даже в том случае, когда они не могут быть определены другими использующимися для этих целей методами. К достоинству предлагаемой процедуры относится то, что она не требует операции.

Магнитно-резонансное изображение магнитных наночастиц отличает здоровые лимфатические узлы (зеленые) от метастатических (красные). Для врачей, также как и для пациентов, определение расположения метастаз зачастую становится весьма обременительной процедурой. Часто единственным способом увидеть, где именно лимфатические узлы поражены раковыми клетками, является операционное вмешательство. В некоторых случаях, таких как рак желудка, такая операция может длиться несколько часов, и даже после нее хирурги не вполне уверены в том, что места расположения всех метастаз найдены правильно.

Дополнительные волнения при операционной диагностике метастатического поражения здоровой ткани вызывает тот факт, что кажущиеся чистые (здоровые) лимфатические узлы на самом деле могут быть поражены метастатическими клетками, т. е. визуальное определение локализации опухоли весьма неточно.

Крошечные магнитные частицы, являющиеся главным звеном описываемой техники, удивительно просты по составу. Если вы возьмете магнит со своего холодильника, размельчите его до состояния порошка и покроете каждую частицу сахарной оболочкой, - это и будет необходимый магнитный порошок. Тем не менее, эти простые наноагенты работают весьма эффективно. Их целями становятся не клетки опухоли, а клетки здоровой ткани, в частности, микрофаги, - класс иммунных клеток, которые перемещаются через здоровые лимфатические узлы. Будучи захвачены микрофагами, магнитные частицы изменяют магнитные свойства клетки, вызывая, в частности, уменьшение сигнала, и “затуманивание” лимфатического узла при наблюдении с помощью техники магнитно-резонансной томографии. В местах расположения метастаз опухолевые клетки заполняют лимфатические каналы, существенно уменьшая поток микрофагов, и, тем самым, число частиц, замазывающих картинку.

Перед исследованиями пациентам ставилась внутривенная капельница, содержащая магнитные частицы в соляном растворе. Процедура МРТ, в ходе которой обследовались лимфатические узлы, проводилась спустя 24-36 часов. 75 % метастатически пораженных узлов, определенных в ходе описываемой процедуры, не могли быть определены никакими другими методами в силу малой площади поражения.