Un experimento informático realizado por los científicos de la Universidad Federal de los Urales junto con colegas de Edimburgo demostró que es incorrecto describir el comportamiento de las nanopartículas magnéticas que proporcionan calentamiento celular por la suma de reacciones con cada una de ellas:las partículas interactúan constantemente, y su "comportamiento colectivo" produce un efecto único. Los científicos han publicado el resultado de la investigación en el Revisión física E diario.

"La técnica de simulación por computadora es más barata que la investigación de laboratorio, y conocemos todos los parámetros de cada partícula y todos los factores que influyen, "Alexei Ivanov, Profesor de UrFU, dice.

En el marco del estudio, las partículas magnéticas (partículas de materiales magnéticos que son cien veces más pequeñas que el cabello humano más delgado) fueron consideradas como un elemento esencial en el proceso de tratamiento del cáncer, cuando un tumor se expone localmente al calor mientras que al mismo tiempo un paciente se somete a quimioterapia.

"Al exponer las partículas a un campo magnético externo, uno puede "transportar" medicamentos precisamente a una parte específica del cuerpo, "Explica Ivanov." Si pones esas partículas en una sustancia especial absorbida selectivamente por las células cancerosas, una radiografía dará una imagen contrastante del tejido afectado por el tumor ".

Un campo magnético alterno formado por una fuente de corriente eléctrica alterna absorbe energía y hace que las partículas giren más rápido y, por lo tanto, proporcionen calentamiento. La intensidad de la respuesta de las partículas depende de varios factores:la potencia del radiador del campo magnético, la frecuencia de su rotación, el tamaño de las nanopartículas, cómo se pegan el uno al otro, etc.

El profesor de UrFU y su colega Philip Camp, profesor de la Universidad de Edimburgo, predecir la reacción de todo un "equipo" de nanopartículas magnéticas a una fuente externa de campo magnético de una potencia y frecuencia determinadas, usando modelado por computadora. El científico ruso fue responsable de la base teórica del experimento, ya su colega de Escocia por su ejecución práctica en una supercomputadora. Esta investigación fue apoyada por la subvención de la Russian Science Foundation.

Según la teoría clásica de Debye de 1923, el "comportamiento colectivo" de las partículas se describe mediante la suma de las reacciones de cada una de las partículas juntas en un "conjunto". Los experimentos informáticos llevaron a Ivanov y Camp a la suposición de que se trataba de un concepto erróneo:las partículas interactúan constantemente, influyen unos en otros y su "comportamiento colectivo" produce un efecto único y no se reduce a la suma de reacciones "individuales".

"A una cierta frecuencia de un campo magnético alterno, se produce la resonancia:la respuesta máxima de las nanopartículas, la máxima absorción de energía por ellos y, como consecuencia, el calentamiento máximo, "Añade Ivanov." Como resultado de un experimento informático, identificamos dos de estos máximos, para partículas grandes y pequeñas, para medios con predominio de los primeros y los segundos. Si aplicamos las fórmulas de Debye al calcular el período y la intensidad del calentamiento local del tumor, daríamos la predicción opuesta y no obtendríamos el mejor efecto necesario. Nuestro modelo muestra que, en comparación con la fórmula clásica de Debye, los máximos de calentamiento deben ser un orden de magnitud más pequeños, y el efecto obtenido debería ser el doble ".

Ahora Alexey Ivanov y sus colegas de la Universidad Técnica Alemana de Braunschweig planean hacer una serie de experimentos de laboratorio para confirmar la teoría.