Dr Hiroaki Mamiya, en senior forskare i Neutron Scattering Group, Quantum Beam Unit, National Institute for Materials Science, Japan, i samarbete med Prof. Balachandran Jeyadevan från School of Engineering vid University of Shiga Prefecture har teoretiskt undersökt mekanismen för hypertermisk potentiering av cancer med hjälp av magnetiska nanopartiklar, som möjliggör selektiv uppvärmning av dold mikrocancervävnad, och klargjorde det faktum att nanopartiklarna under stora magnetfält bildar unika orienterade tillstånd, beroende på subtila skillnader i deras lokala miljö i cancervävnaden och påverkar följaktligen de optimala uppvärmningsförhållandena.

Magnetisk termoterapi av cancer har få biverkningar och aktiv forskning om denna teknik, tillsammans med immunterapi, pågår nu som en fjärde behandlingsmetod, efter operation, strålbehandling, och kemoterapi. Särskilt, denna teknik är effektiv mot mikrokarcinom som undviker upptäckt. Vid riktad magnetisk hypertermibehandling av cancer, magnetiska nanopartiklar (nanostora magneter) som fungerar som termiska frön under ett alternerande magnetfält transporteras till cancerceller med hjälp av läkemedelsleveransteknologi. Dock, det finns inkonsekvenser mellan experimentella resultat och förutsägelser om mängden värme som genereras av de magnetiska nanopartiklarna baserat på de befintliga enkla modellerna, och detta har varit ett stort hinder för att optimera designen av magnetiska partiklar för praktisk tillämpning.

Konventionellt, det magnetiska svaret av nanopartiklar hade beräknats med hjälp av analytiska lösningar av modellerna med hänsyn till magnetostatisk energi, där vi kan föreställa oss att en magnetisk kompass pekar mot riktningen för jordens magnetfält. Dock, Dr. Mamiyas team genomförde en simulering under nästan verkliga förhållanden, med tanke på det faktum att en stor mängd värme släpps ut i den omgivande cancervävnaden och fann att det orienterade tillståndet för de magnetiska nanopartiklarna förändras dramatiskt beroende på nanopartiklarnas storlek och form, viskositeten i omgivningen, och de alternerande magnetfältbestrålningsförhållandena. Bland dessa villkor, det finns fall där de magnetiska nanopartiklarna riktar in sig i plan som är vinkelräta mot magnetfältet till skillnad från magnetisk kompass när ett högfrekvent magnetfält med jämförelsevis svag amplitud bestrålas. Vidare, denna forskning avslöjade också att värmealstringsegenskapen hos de magnetiska nanopartiklarna till stor del varierar med förändringen av den stabila orienteringsstrukturen.

När kunskapen som erhållits i denna forskning har verifierats och etablerats med hjälp av en observationsteknik på plats som använder en kvantstråle med hög penetrerande kraft, det kommer att vara möjligt att optimera de magnetiska termiska fröna och bestrålningsanordningen för egenskaperna hos det karcinom som behandlas. Detta kommer att vara ett stort framsteg mot den praktiska tillämpningen av hypertermi -behandling av cancer med magnetiska nanopartiklar.

Denna forskningsprestation kommer att tillkännages den 15 november, 2011 i onlineupplagan av Vetenskapliga rapporter , som är en öppen tillgångstidskrift från Nature Publishing Group.