Degenen die een machtige vijand moeten bevechten, moeten bondgenoten zoeken. Daarom hebben natuurkundigen uit verschillende wetenschapsgebieden besloten samen te werken met biomedische artsen om de strijd tegen kanker door middel van warmtebehandeling door middel van magnetische nanodeeltjes op een vaste, wetenschappelijke basis. Het doel van de samenwerking is om het succes van de therapie te verbeteren. In het kader van een gezamenlijk project gefinancierd door de Deutsche Forschungsgemeinschaft, Melanie Kettering van het Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie (IDIR), Universitair Ziekenhuis Jena, en Heike Richter van de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) zijn verantwoordelijk voor het detecteren waar zich veel magnetische nanodeeltjes in het lichaam van de patiënt bevinden.

Ze worden in de tumor geïnjecteerd - maar blijven ze daar echt of worden ze door het hele lichaam verspreid? Weten hoeveel er in de tumor zitten, is belangrijk voor het succes van de warmtebehandeling. Nu hebben de wetenschappers met succes op muizen kunnen aantonen dat magnetische relaxometrie geschikt is om samen met de warmtebehandeling toe te passen. Het geeft informatie over de verblijfplaats van de nanodeeltjes in het lichaam - volledig zonder contact met de patiënt.

Voor kankertherapie door middel van warmtebehandeling, magnetische nanodeeltjes worden in de tumor geïnjecteerd en geëxciteerd door een externe elektromagnetische a.c. veld. Door dit, de magnetische nanodeeltjes genereren warmte in de tumor. Als temperaturen tussen 55 °C en 60 °C worden bereikt, kankercellen kunnen onomkeerbaar worden vernietigd. Het omliggende gezonde weefsel (zonder magnetische nanodeeltjes) blijft onaangetast. De procedure heeft zijn weg nog niet gevonden in de klinische routine, maar bevindt zich nog in de proeffase, aangezien er nog een reeks vragen moet worden opgehelderd. Onder andere, er is een procedure nodig waaruit blijkt waar de nanodeeltjes zich in het lichaam bevinden en in welke hoeveelheid ze zich daar bevinden. Op deze basis, een selectieve behandeling van de tumor kan worden bereikt. PTB-wetenschappers hebben ontdekt dat magnetische relaxometrie zeer geschikt is om deze informatie te verkrijgen - zonder zelfs het lichaam van de patiënt aan te raken of haar/hem op een andere manier schade toe te brengen.

Dit gebeurt als volgt voordat de behandeling als zodanig wordt gestart:De ijzeroxide-nanodeeltjes die in de tumor worden geïnjecteerd, zijn superparamagnetisch, d.w.z. het zijn kleine magnetische deeltjes die onafhankelijk van elkaar hun magnetisatierichting kunnen veranderen. Op kamertemperatuur, hun oriëntatie in de kamer is statistisch verdeeld, zodat hun som geen magnetisch moment vormt. Als er nu een extern constant magnetisch veld wordt aangelegd, ze oriënteren zich allemaal bijna identiek in de kamer langs het veld en genereren een magnetisch moment dat van buitenaf kan worden gemeten. Dit magneetveld wordt dan uitgeschakeld en met gevoelige magneetveldsensoren, zogenaamde SQUID's (Superconducting QUantum Interference Devices, supergeleidende kwantuminterferentie-eenheden), de volgende relaxatie van de magnetisatie - d.w.z. de terugkeer van het magnetische moment van de uniforme oriëntatie naar een toestand met een statistische verdeling - wordt extreem snel bepaald. De amplitude van het relaxatiesignaal geeft dan informatie over de hoeveelheid deeltjes.

Uit de tot nu toe uitgevoerde onderzoeken op muizen kan worden geconcludeerd dat de injectie van magnetische nanodeeltjes en de verblijfplaats van de deeltjes op de injectieplaats wisselend werken. Bij sommige tumoren de wetenschappers konden - 24 uur na de injectie - de bijna volledige hoeveelheid nanodeeltjes in de kanker vinden, terwijl in andere tumoren slechts een kwart van de geïnjecteerde deeltjes kon worden gedetecteerd. Tot nu toe, een goed onderbouwde verklaring voor deze verschillende hoeveelheden magnetische nanodeeltjes in de tumor is niet gevonden. Echter, het resultaat laat des te meer zien hoe belangrijk het is om gelijktijdig met de warmtebehandeling van kanker met nanodeeltjes magnetische relaxometrie toe te passen om uitspraken te kunnen doen over de hoeveelheid deeltjes in de tumor. (ptb/if)