Termoterapia z użyciem magnetycznych nanocząstek

• Authors: Mieczysława Jurczyk

Title variants

EN

Application of magnetic nanoparticles in thermotherapy. A review

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Nanoscale magnetic materials may have several potential applications in the biomedical area. An example thereof are superparamagnetic iron oxide nanoparticles, which, due to large own surface and ability to interact with various tissues, are used to detect and analyze biological molecules, in targeted drug delivery, for contrast enhancement in magnetic resonance imaging studies and, last but not least, in therapeutic hyperthermia. When used for medical purposes, magnetic nanoparticles often require coating with a biocompatible polymer, preventing its detection by the immune system, encapsulation by plasma proteins and excretion, while at the same time facilitating binding with organic complexes, which subsequently may accumulate in definite pathological foci. Widespread use of magnetic nanoparticles is associated with heat generation. When placed within neoplastic tissue and exposed to alternating external magnetic field, magnetic nanoparticles generate a local heating effect. Local elevation of tissue temperature has a potent cytostatic effect mediated by denaturation of proteins and destruction of intracellular structures, leading to reduction of tumor mass. Temperature obtained within the tumor depends on properties of magnetic nanoparticles used and parameters of external magnetic field applied, i.e. amplitude and frequency of field oscillations. This physical phenomenon results in direct destruction of tumor cells. Furthermore, local elevation of body temperature contributes to enhanced effectiveness of chemo- and radiotherapy. The paper is a review of current applications of superparamagnetic metal nanoparticles in oncology.

PL

Nanomateriały magnetyczne mogą znaleźć szerokie zastosowanie zarówno w naukach biologicznych, jak i medycznych. Przykładem takich materiałów są superparamagnetyczne nanocząstki żelaza, które z uwagi na dużą powierzchnię właściwą i możliwość oddziaływania z różnymi tkankami są stosowane między innymi w detekcji i analizie biocząsteczek, docelowym transporcie leków, poprawie kontrastu przy badaniach metodą rezonansu magnetycznego i hipertermii. Do zastosowań medycznych nanocząstki magnetyczne wymagają często pokrycia biokompatybilnym polimerem, który z jednej strony ekranuje cząstkę przed układem immunologicznym, uniemożliwiając otoczenie jej białkami plazmy i usunięcie z organizmu, z drugiej zaś ułatwia wiązanie innych kompleksów organicznych, które mogą być transportowane do określonych obszarów patologicznych. Szerokie zastosowanie medyczne magnetycznych nanocząstek jest związane z efektem generowania ciepła. Jeżeli nanocząstki magnetyczne zostaną umiejscowione w zmienionym nowotworowo obszarze ciała, to w obecności zmiennego zewnętrznego pola magnetycznego można uzyskać efekt cieplny. Uśmiercając komórki nowotworowe i niszcząc białka oraz struktury wewnątrzkomórkowe wygenerowaną w tych miejscach wysoką temperaturą, możemy powodować zmniejszenie się guza. Wysokość uzyskanego przez nas poziomu temperatury w guzie nowotworowym zależy od właściwości użytych magnetycznych nanocząstek oraz od parametrów przyłożonego zmiennego pola magnetycznego (amplituda, częstotliwość). To zjawisko fizyczne wykorzystuje się do bezpośredniego niszczenia komórek nowotworowych. Dodatkowo wzrost temperatury obszaru ciała chorego zwiększa efektywność zastosowanej chemio- lub radioterapii. W pracy zaprezentowano przegląd zastosowania superparamagnetycznych cząsteczek metali w terapii nowotworowej.

Keywords

EN

drugs; hipertermia; hyperthermia; lek; nanocząstki; nanoparticles; nanotechnologia; nanotechnology; oncologic therapy; terapia nowotworowa

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Current Gynecologic Oncology
• Year: 2010
• Volume: 8
• Issue: 2
• Pages: 82-89

Contributors

author

Mieczysława Jurczyk

• Katedra Zdrowia Matki i Dziecka Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, ul. Polna 33, 60-535 Poznań. Kierownik Katedry: prof. dr hab. n. med. Tomasz Opala

References

• 1. van der Zee J.: Heating the patient: a promising approach? Ann. Oncol. 2002; 13: 1173-1184.
• 2. Hildebrandt B., Wust P., Ahlers O. i wsp.: The cellular and molecular basis of hyperthermia. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2002; 43: 33-56.
• 3. Wust P, Hildebrandt B., Sreenivasa G. i wsp.: Hyperthermia in combined treatment of cancer. Lancet Oncol. 2002; 3: 487-497.
• 4. Alexander H.R.: Isolation perfusion. W: DeVita VT. Jr, Hell-man S., Rosenberg S.A. (red.): Cancer: Principles and Practice of Oncology. Vol. 1 i 2. Wyd. 6, Lippincott Williams and Wilkins, Philadelphia 2001.
• 5. Falk M.H., Issels R.D.: Hyperthermia in oncology. Int. J. Hyperthermia 2001; 17: 1-18.
• 6. Dewhirst M.W, Gibbs F.A. Jr, Roemer R.B., Samulski T.V: Hyperthermia. W: Gunderson L.L., Tepper J.E. (red.): Clinical Radiation Oncology. Wyd. 1, Churchill Livingstone, New York, NY 2000.
• 7. Kapp D.S., Hahn G.M., Carlson R.W: Principles of hyperthermia. W: Bast R.C. Jr, Kufe D.W, Pollock R.E. i wsp. (red.): Cancer Medicine e.5. Wyd. 5, B.C. Decker Inc, Hamilton, Ontario 2000.
• 8. Soto K.F., Carrasco A., Powell T.G. i wsp.: Biological effects of nanoparticulate materials. Materials Science and Engineering: C 2006; 26: 1421-1427.
• 9. Jordan A., Maier-Hauff K., Wust P. i wsp.: Thermotherapie mit magnetischen Nanopartikeln. Der Onkologe 2007; 13: 894-902.
• 10. Jurczyk M.: Zastosowanie osiągnięć nanotechnologii w terapii nowotworowej. Ginekol. Prakt. 2009; 3: 21-26.
• 11. Batlle X., Labarta A.: Finite-size effects in fine particles: magnetic and transport properties. Journal of Physics D: Applied Physics 2002; 35: R15.
• 12. Jurczyk M., Jakubowicz J.: Bionanomateriały. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2008.
• 13. Costa VC., Costa H.S., Vasconcelos WL. i wsp.: Preparation of hybrid biomaterials for bone tissue engineering. Materials Research 2007; 10: 21-26.
• 14. Kriz C.B., Rådevik K., Kriz D.: Magnetic permeability measurements in bioanalysis and biosensors. Anal. Chem. 1996; 68: 1966-1970.
• 15. Stylios G.K., Giannoudis P.V, Wan T.: Applications of nanotechnologies in medical practice. Injury 2005; 36 supl. 4: S6-S13.
• 16. Stylios G., Wan T., Giannoudis P.: Present status and future potential of enhancing bone healing using nanotechnology. Injury 2007; 38 supl. 1: S63-S74.

• Document Type: article