Астрономы достигли звезд в поисках новых способов лечения рака

Исследование астрономов может иметь значение для организма человека.

Астрономы из Университета Огайо сотрудничают с медицинскими физиками и лучевыми онкологами,чтобы разработать потенциально новоелучевое лечение – более опасное дляопухолей,но более щадящее для здоровых тканей.

Изучая, как химические элементы излучают и поглощают излучение в звездах и около черных дыр, ученые выяснили, что тяжелые металлы, например, железо, излучают низкоэнергетичные электроны, когда на них подается рентгеновское облучение при некоторых показателях энергии.

Их открытие повышает возможность того, что импланты из тяжелых металлов позволят медикам облучатьопухолинизкоэнергетичными электронами, доставляя в организм меньше облучения, также возможно улучшить методы лучевой диагностики.

24 июня был проведен международный симпозиум по молекулярной спектроскопии. Старший исследователь Sultana Nahar продемонстрировал компьютерные модели элементов золота и платины, дизайн прообраза аппарата, генерирующего рентгеновские лучи (РЛ) на заданных частотах.

Их модели показывают, что вышибание единственного атома золота или платины малой дозой РЛ дает поток из облее 20 низкоэнергетичных электронов (НЭЭ).

«Как астрономы мы применяем базовые знания физики и химии, чтобы понять, что происходит в звездах. Мы рады применить те же знания, чтобы найти способ лечениярака,« — сказала Nahar.

«Мы верим, что наночастицы, внедренные в опухоли, могут поглощать РЛ эффективно при заданных частотах, что приведет к эмиссии, достаточной для уничтожения раковых клеток,» – продолжила она. «При помощи спектроскопии можно предсказать необходимые энергетические параметры и определить, какие атомы или молекулы функционируют эффективнее».

Nahar и Anil Pradhan, профессор астрономии Огайо, выяснили, что заданные частоты РЛ вызывают вибрацию электронов в атомах тяжелых металлов, вырывают их из орбит.

Они усомнились в концепции Резонансной наноплазменной тераностикой (Resonant Nano-Plasma Theranostics, RNPT) – последнее слово образовалось из слияния «терапия» и «диагностика.

«С точки зрения физики, использование облучения в медицине крайне неразборчиво,» – добавил Pradha. «Действительно, не было существенного прогресса с 1890гг, когда рентген открыл трубку, продуцирующую РЛ в широком диапазоне.»

«Вместе с медицинским физиком Yan Yu, мы разработали методологию RNPT, которая повлияет на современные представления о лучевой диагностике и лечении,» — сказал Pradhan.

Он объяснил, почему золото и платина ведут себя таким образом, и как это можно использовать в медицине.

Физики знают, что электроны находятся на разном расстоянии от атомарного ядра, некоторые ближе, некоторые – дальше. Когда теряется один близкий электрон, дальний электрон может занять его место, при этом высвободится энергия*.

Часто энергия достаточна сильна, чтобы вышибить второй электрон — электрон Оже. Этот процесс может привести к эмиссии фотонов при особых частотах, главные из которых называютК РЛ.

Астрономы верят, что КРЛ вышибают близкие электроны из атомов тяжелых металлов, например, платины, вызывая замещение дальними электронами, еще больше электронов будут далее вышиблены. Эти электроны Оже обладают низкой энергией, но большим количеством, они могут атаковать злокачественныеклетки и повреждать их ДНК.

В то время как обычные рентгеновские установки генерируют РЛ широкого спектра, можно будет использовать RNPT с применением лишь К РЛ, что уменьшит воздействие облучение на организм.

Хотя концепцию надо доработать, первые эксперименты показывают, что эффект Ожи можно использовать для доставки РЛ в наночастицы, внедренные вопухоль,для лечения или диагностики.

Золото и платина – первые элементы, исследуемые командой. Оба металла безопасны для организма. Платина уже используется в препаратах**

«Этот подход может привести к успешной комбинации лучевого и химиолечения, используя активную платину,» — сказал Pradhan.

Противоопухолевое лечение – новое поле для изучения в астрономии.

Удивительными для астрономов стали результаты симуляции радиопоглощения атомами тяжелых металлов, например, железа. Железо играет главную роль в контроле лучевого потока между звездами.

«Тогда мы и поняли, что полученные находки выходят за пределы атомарной астрофизики,» – сказал Pradhan. « РЛ используются для лучевого лечения и лучевой диагностики. Если мы сможем направить металлические наночастицы на определенные места в организме, лучевая терапия и диагностика станут более эффективными, уменьшится и лучевая нагрузка на организм «.

*эффект Оже, открыт в 1922г.

**(напр., цисплатин)

Источник:

Ohio State University