По данным Всемирной организации здоровья, злокачественные новообразования являются одной из основных причин смертности населения в мире. Каждый год в нашей стране регистрируют около 140 000 новых случаев злокачественных опухолей. Борьба с ними – одна из важнейших проблем здравоохранения Украины, актуальность которой определяется постоянным ростом заболеваемости населения, трудностями своевременной диагностики, высокой стоимостью и сложностью лечения.
На сегодняшний день рассматривают различные подходы для борьбы с онкологическими болезнями. Одним из перспективных направлений есть разработка медицинских нанотехнологий. Но несмотря на большое количество исследований, направленных на усовершенствование методов визуализации и лечения злокачественных опухолей, современной медицине не хватает междисциплинарных исследований, которые опирались бы на возможности различных сфер знаний – химии, физики, материаловедения и т.д. Это помогло бы определять взаимосвязь между различными (квантовым, молекулярным, клеточным, тканевым, органным) уровнями человеческого организма, что крайне необходимо для внедрения фундаментальных достижений в клиническую практику.
На помощь медикам пришли ученые Киевской политехники. В частности, аспирант кафедры трансляционной медицинской биоинженерии факультета биомедицинской инженерии Валерий Орел – врач-радиолог отделения лучевой диагностики ГНП "Национальный институт рака". В своей клинической работе он решает вопросы диагностики злокачественных опухолей грудной железы и оценки эффекта лечения пациентов с помощью визуализации (маммография, ультразвуковое исследование, магнитно-резонансная томография). Его научные руководители профессора Александр Юрьевич Галкин и Валерий Эммануилович Орел довольны своим подопечным, ведь количество его публикаций по теме исследований достигает двух десятков, а h-index равно 5. Недавно Валерий Орел удостоен двухлетней стипендии КМ Украины как автора актуальных научно-технических разработок. Естественно, аспирант внедряет полученные им инновационные научно-практические результаты в преподавательской работе со студентами. "В онкологической практике, – рассказывает молодой исследователь, – остается круг нерешенных вопросов, связанных с влиянием противоопухолевых препаратов на злокачественную опухоль и окружающие ткани и количественным компьютерным анализом медицинских изображений". К слову, Европейское общество радиологов (European Society of Radiology) внедряет методы искусственного интеллекта для количественного компьютерного анализа маммограм и МРТ изображений».
Как видно из заголовка статьи, речь идет о нанотехнологиях. Специалисты-практики считают нанотехнологии искусством. Искусством создавать и оперировать объектами с размерами от частиц до сотен нанометров. А важные публикации свидетельствуют, что нанотехнологии – это междисциплинарная отрасль фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путем контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Приоритетным направлением применения магнитных жидкостей на основе наночастиц является медицина и фармакология.
Действительно, исследовательская работа молодого ученого сосредоточена на использовании магнитных нанотехнологий на основе нанокомплексов оксида железа для управляемой таргетной (целенаправленной) доставки противоопухолевых препаратов к опухолевому очагу и усиление их действия под влиянием внешнего электромагнитного поля. "Противоопухолевый эффект магнитной нанотерапии основан на эффектах квантовой химии и биологии, что реализует возможность модуляции кинетики свободнорадикальных реакций, - объясняет исследователь. - Свободные радикалы выступают в роли сигнальных молекул между опухолью и ее микроокружением, их дистанционная модуляция приводит к контролируемому окислительному стрессу и инициации смерти злокачественных клеток с ограниченным побочным влиянием на здоровые клетки. Кроме того, магнитные нано-комплексы служат платформой для одновременной диагностики и лечения злокачественных новообразований, то есть одновременной инициации противоопухолевого эффекта и его оценки на медицинских изображениях.
Ученые отмечают, что внедрение отечественных магнитных нанотехнологий в онкологическую практику требует взаимодействия ученых в области материаловедения, биомедицинской инженерии, медицинской физики, радиологии и клинической онкологии. Таким образом, сегодня ведущие специалисты из Института электросварки им. Е.О. Патона, Института магнетизма, Института физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева Национальной академии наук Украины, ГНП "Национальный институт рака" Министерства здравоохранения Украины и факультета биомедицинской инженерии КПИ им. Игоря Сикорского совместно решают эти проблемы для ускорения клинического внедрения магнитных нанотехнологий в диагностике и лечении злокачественных новообразований.