Применение магнитного поля в медицине: Магнитное поле в медицине — применение, показания и противопоказания

Содержание

Магнитные поля и современная медицина

История лечения человека и животных с помощью магнитных полей. Попытка обосновать возможные пути лечебного применения магнитных полей, ограниченного несколькими сотнями Гаусс, обобщение имеющиеся по этому вопросу сведения.  Результаты проведенных исследований.

Савостьяник С.А., Спас В.В., Якубцевич Р.Э., Протасевич П.П., Плетнев С.В.

Гродненская областная клиническая больница Гродненский государственный медицинский университет ОДО «Магномед»

Savost’yanik S.A., Spas V.V., Yakubtsevich R.E., Protasevich P.P., Pletnev S.V.

Magnetic fields and modern medicine

В настоящее время в медицинской практике все более широкое применение находят методы немедикаментозного лечения, в том числе магнитотерапии. Разностороннее действие последней, ее широкое применение при многих заболеваниях, доступность и сравнительная дешевизна метода обусловили интерес к лечебным и профилактическим эффектам магнитных полей.

История лечения человека и животных с помощью магнитных полей (МП) насчитывает столетия, однако серьезные исследования механизмов их терапевтического действия проведены лишь в течение нескольких последних десятилетий. Среди ученых и практикующих врачей нет однозначного мнения о действенности или бесполезности магнитотерапии. Множество научных и лечебных лабораторий и институтов США, Японии, Германии, Швеции занимаются проблемами магнитной терапии, но многие вопросы механизма лечебного действия магнитных полей остаются неразрешенными. Это обуславливает актуальность научного обоснования показаний и противопоказаний к применению магнитных полей в лечебных целях.

Существует широкий круг медицин-ских приборов и устройств, методов диагностики и лечения, способов борьбы с различными медицинскими проблемами, в которых магнитные явления и свойства магнитных материалов не только с успехом используются, но их применение является научно оправданным. Другие идеи по использованию магнитов в медицине только начинают воплощаться в жизнь, но их перспективность уже очевидна.

В настоящее время не возникает сомнений в диагностической значимости нерентгенологического метода исследования внутренних органов и тканей человека – магнитно-резонансной томографии, где не используются рентгеновские лучи, что делает данный метод безопасным для большинства людей. При проведении данной процедуры обследуемая часть тела пациента помещается в однородное импульсное МП большой интенсивности.

Магниты в последнее время все чаще используются для более точного и менее инвазивного введения в организм больного различных инструментов и лекарств в ходе лечебных и диагностических процедур [31, 32]. Управление движением в этом случае осуществляется с помощью МП, например при проведении эндоваскулярных манипуляций.

Влиянию МП на тело человека и животных посвящено множество статей, однако в большинстве из них описаны эффекты, оказываемые полями радиои микроволновой частоты или, в последние годы, промышленной частоты (50–60 Гц). Кроме того, исследования биоэффектов МП чаще проводились на примере изучения больших постоянных МП, обычно составляющих несколько Тесла (несколько десятков тысяч Гаусс). Тем не менее, основные механизмы воздействия магнитных полей на биологические организмы, позволяющие развивать магнитную терапию, известны: 1) усиление кровотока и улучшение кислородтранспортной функции крови (оба эти явления лежат в основе способности организма к самовосстановлению) [28, 35, 37]; 2) изменение скорости миграции ионов кальция, в результате чего, с одной стороны, кальций быстрее поступает в поврежденную костную ткань (например, при переломах), и она быстрее восстанавливается, а с другой стороны, кальций быстрее вымывается из больного пораженного артритом сустава [5, 17]; 3) изменение кислотно-щелочного баланса (pH) различных жидкостей в теле человека и животных (дисбаланс часто является следствием патологического процесса) [28, 37]; 4) изменение выработки (чаще повышение) гормонов эндокринными железами [17]; 5) изменение ферментной активности и скоростей различных биохимических процессов [38, 41, 42, 49, 51]; 6) улучшение макрои микрореологии крови за счет изменения (как правило, снижения) ее вязкости [12, 28, 29, 36].

 В настоящей работе предпринята попытка обосновать возможные пути лечебного применения магнитных полей, ограниченного несколькими сотнями Гаусс, и обобщить имеющиеся по этому вопросу сведения.

Человеческое тело с магнитной точки зрения представляет собой инертный материал, благодаря его основной составляющей – воде. В целом вода диамагнитна, т.е. слабо отталкивается магнитными полями. Под действием МП электроны молекул воды могут слегка корректировать свое движение, создавая при этом МП противоположного направления, примерно в тысячу раз меньше приложенного. При удалении магнитных полей электроны возвращаются на свои первоначальные орбиты, и молекулы воды снова становятся немагнитными. Однако, по мнению некоторых ученых, при воздействии магнитных полей могут происходить изменения клатратных структур воды, состоящих из метастабильных плоских пятиили шестиугольников из молекул воды [3, 9]. Образование и распад таких метастабильных комплексов сопровождается изменениями проницаемости мембран. Так, установлено влияние переменного магнитного поля с индукцией 0,045 мТл на структуру липопротеидных комплексов мембран эритроцитов, что приводит к снижению их осмотической резистентности [17].

Под воздействием магнитных полей химическая структура воды не меняется, изменяется лишь структура и сила сцепления ряда химических соединений. Известно, что при магнитной обработке воды молекулы CaCO теряют способность выпадать в осадок в виде плотного осадка и кристаллизуются в виде мелкодисперсной взвеси. При контакте воды, подвергшейся магнитной обработке, с уже выделившимися солями происходит их частичное растворение, а также разрушение до мелкого легкоудаляемого состояния.

Согласно теории некоторых биофизиков, свободные ионы кальция рассматриваются как своеобразные «магниторецепторы». Последние могут участвовать в порождении общего «магнитного чувства» организма через механизм трансформации внешней магнитной энергии в нервные импульсы [5]. Возможно, это происходит по механизму образования аквакомплексов Ca2+, при котором мгновенно снижается концентрация биоактивных ионов кальция во внеклеточной жидкости, уменьшается величина потенциала покоя (деполяризация) пресинаптических нейронов, повышается проницаемость мембран для входа Na+ и для выхода К+, появляются импульсы у «молчавших» нейронов. Аналогичный механизм предполагается и при образовании крупномолекулярных аквакомплексов Ca2+  и соответствующем уменьшении содержания биоактивных ионов кальция в пресинаптических окончаниях нейронов.

Свидетельства магнитной навигации у птиц и рыб, подверженных сезонным миграциям, укрепили теорию влияния геомагнитного поля Земли на жизнедея-тельность, в последующем такая закономерность была отмечена у организмов, стоящих на более низких ступенях эволюционной лестницы (моллюсков, червей, растений и т.д.). Эксперименты о жизни в МП позволило утверждать, что электромагнитные поля (ЭМП) являются необходимой составляющей жизни, хотя большинство компонентов человеческого тела являются слабо диамагнитными. Обнаружено, что многие организмы содержат в небольших количествах сильно магнитные материалы, обычно магнетиты (Fe3O4). Интересно, что некоторые бактерии содержат такое количество магнитных частиц, что они вызывают ориентацию бактерии по линиям магнитных полей Земли. Кристаллы магнетитов присутствуют также в теле голубей, пчел, многих млекопитающих, даже в мозге человека. Если частицы магнетита расположены в определенном месте, они могут локально усиливать эффекты слабых МП, например, изменять поток ионов через мембраны клеток или тип электрического пропускания нервных клеток.

 Наиболее  вероятные физико-химические  эффекты  МП  на  биологический  объект:  ориентационная  перестройка обладающих собственным магнитным моментом химически свободных молекул – радикалов, жидкокристаллических макромолекулярных структур, металлопротеидов (гемоглобин, каталаза, витамины) и молекул воды в виде клатратных структур.

Энергия низкочастотных МП на несколько порядков меньше тепловой, соответственно, законы механики и основные принципы термодинамики в этой области не выступают в качестве основных. Парадоксально, что такие ЭМП способны менять скорость биохимических реакций, где возможными механизмами могут выступать резонансные процессы, свой-ственные неравновесной термодинамике. С появлением нового учения относительно квазичастиц многие ранние постулаты о биологической роли термодинамики равновесия были подвергнуты пересмотру. Было предложено множество гипотез и теорий трансформации внешних электромагнитных сигналов в отклик биологических систем, однако на сегодняшний день единой теории нет [3, 5, 9,17].

Электрически активной частью клетки, преобразующей химическую энергию в электрическую, является клеточная мембрана, которая представляется в виде эквивалентных распределенных электрических цепей, в которых коллективные возбуждения вызывают электрохимические эффекты за счет перераспределения зарядов по цепи. Наблюдается целый каскад последовательных реакций во внутримембранных доменах жидкокристаличиских липидов и упорядоченных мембранных белках [46]. На внешней поверхности мембраны клеток (плазмолеммы) имеется надмембранный функциональный слой – гликокаликс, толщина которого составляет около 3–4 нм, он встречается практически у всех животных клеток. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, формирующий своеобразные электрохимические «антенны» [1]. Они представляют собой анатомический субстрат для первичного обнаружения слабых электрохимических колебаний в околоклеточной жидкости, включая потенциалы ЭМП, возникающие в деятельности смежных клеток, а также выступают как первичные компоненты ткани при воздействии естественных низкочастотных электромагнитных полей. Рецепторная функция плазмолеммы связана с локализацией на ней специальных структур – рецепторов, в роли которых выступают гликопротеиды и гликолипиды биологических мембран. Именно с функцией рецепторов связаны важные биологические функции клеток: осуществление транспортной функции, клеточной коммуникации, развитие иммунных реакций, распознавание гормонов, медиаторов, антигенов и т.д. Низкочастотные магнитные поля воздействуют как непосредственно на специфические рецепторы, так и на магниточувствительные фазовые переходы в процессе связывания активного центра рецептора с лигандом [20].

Внутриклеточные ферменты, посредники метаболических процессов и функции роста, использовались рядом исследователей как молекулярные маркеры трансдукции ЭМП. Исследования продемонстрировали чувствительность к внешним ЭМП в каждой из связанных с мембраной группе ферментов, включающих аденилатциклазу [51, 52], гуанилатциклазу [38, 39], протеинкиназы [41, 55], и орнитин декарбоксилазу [40, 42, 49].

В цитоплазме, в частности, активированные ионнозависимые протеинкиназы осуществляют важнейшие биологические внутриклеточные процессы, такие как экспрессия генов, активация ферментов, синтез белка, рост, дифференциация и пролиферация клетки, хемотаксис.

 В цитоплазме в качестве возможных внутриклеточных «мишеней» резонансного влияния низкочастотного МП рассматриваются следующие биохимические процессы: перенос фосфатной группы (РО43-), включая фосфорилирование и дефосфорилирование белков, синтез и гидролиз макроэргов. В качестве возможного биоэлектромагнетика внутри клетки высказывалась мысль о сущест-вовании своеобразного синхрофазотрона митохондрий, обеспечивающего пространство клетки протонами и макроэргическими соединениями. Митохондрии и дыхательные цепи содержат в себе полный набор ферментов, участвующих в окислении, а также АТФ и железосодержащие белки-цитохромы. Каждая молекула цитохрома содержит 4 связанных между собой атома железа, каждый из этих атомов способен мгновенно и обратимо менять свою валентность в присутствии внешнего ЭМП, при этом легко отдавать или захватывать электрон. Наряду с ферментативным окислением, в котором принимают участие входящие в состав дыхательных цепей ферменты, прежде всего дегидрогеназы, в митохондрии вместе с тем происходит и неферментативное свободнорадикальное окисление, участие в котором принимает и Fe, входящее в состав цитохромов. Участие Fe в окислении заключается в катализации этого процесса, то есть в переводе свободнорадикального окисления из простого цепного в цепное разветвленное, что в геометрической прогрессии увеличивает количество продуктов этого вида окисления, в том числе ионов водорода и электронов. Соединенные между собой 4 атома Fe в молекуле цитохрома с постоянно переходящими между ними электронами представляют собой сверхминиатюрную электромагнитную систему, которая подвержена влиянию внешних ЭМП.

На ядро клетки и генетический аппарат прямое действие электромагнитных полей не является удивительным. Большинство биохимических и физиологических реакций в микрои макромире планеты происходят в своеобразном строго заданном электромагнитном окружении составляющих его элементов, изменяющихся во времени по заранее написанной программе, характерной только для данного объекта [54]. Принимая во внимание тот факт, что способ регулирования динамического состояния внутриклеточных процессов нашим генетическим аппаратом, а также способностью осуществлять саморегуляцию в зависимости от изменения внешних условий толкает на размышление о существовании механизмов эволюционной адаптации. Действительно, низкочастотные пульсации ЭМП в пространственном слое Земля имеют схожие ритмы с альфаритмами головного мозга человека, что отражает неразрывную связь внешних и внутренних ритмов. Данная зависимость в частности была продемонстрирована в эксперименте, когда воздействие низкочастотного МП вызывало быструю преходящую внутриклеточную экспрессию белков теплового шока, которые определяют широкий диапазон клеточных ответов на повреждение [47, 48]. Высказываются гипотезы о влиянии геомагнитного поля Земли на ход эволюционных процессов и разнообразие жизнедеятельности на нашей планете.

Многие не делают должного различия между формой магнитной терапии, основанной на действии умеренных статических полей от постоянных магнитов, и более распространенной формой магнитной терапии, основанной на импульсных полях электромагнитов. Импульсные магнитных полей существенно отличаются от постоянных, поскольку, в соответствии с уравнениями Максвелла, изменяющееся во времени МП индуцирует электрическое поле. Электрические поля оказывают выраженное воздействие на биологические процессы, в частности на нервные и мускульные клетки, о чем мы знаем еще со времен Гальвани и его опытов с ножками лягушек. Много лет назад FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США) одобрило использование импульсных магнитных полей в «стимуляторах роста костей» для лечения плохо срастающихся переломов и «магнитной стимуляции» – воздействия импульсных полей на мозг и другие компоненты нервной системы. В настоящее время подобные работы ведутся весьма интенсивно. В частности, показано, что при лечении депрессии, навязчиво-компульсивном и биполярном расстройствах, шизофрении, эпилепсии, болезни Паркинсона многообещающим средством является транскраниальная (внутричерепная) магнитная стимуляция (TMS), при которой пациент получает сотни импульсов мощного переменного МП величиной  до  1 Тл  и  более  длительностью  в  миллисекунду  каждый.  Однако  подобные  формы  магнитноимпульсной терапии основаны на биологических эффектах от индуцируемых электрических полей и в корне отличаются от терапии с применением статических полей постоянных магнитов. TMS используется в больницах Соединенных Штатов, Европы и Австралии в качестве обычной лечебной процедуры.

 Вся жизнь на нашей планете находится под влиянием электромагнитных полей, и всѐ, что находится на Земле, в том числе люди, животные и растения, подвергается воздействию невидимых силовых линий этого поля. Геомагнитные возмущения в результате изменений на поверхности Солнца, устойчивое увеличение использования электроэнергии в быту и индустрии, постоянное присутствие стресс-факторов в жизни человека вызывают ответную реакцию со стороны вегетативной нервной системы, ответственной за поддержание гомеостаза. Сбалансированная работа вегетативной нервной и эндокринной систем обеспечивает независимость организма от постоянно меняющихся условий внешней среды. Резкое изменение гомеостаза в ответ на стрессорный фактор наиболее опасно для лиц со сниженной адаптацией к последнему, т.е. для лиц пожилого возраста, пациентов с хрониче-скими заболеваниями внутренних органов и т.п. Коррекция МП человека, отдельных органов и систем открывает возможность активизации физиологических процессов, повышения адаптационных реакций, способствуя таким образом продлению жизни человека. Уже сегодня можно сказать с полной уверенностью, что эффективной контрмерой в борьбе с патологическими процессами является поддержка физиологических процессов организма посредством ЭМП, схожих по своим параметрам с естественными полями.

Более чем 13-летний опыт использования с лечебной и профилактической целью аппаратов серии СПОК (ОДО «Магномед», Беларусь-Германия), более 20 запатентованных современных технологий применения импульсных низкочастотных МП, неоднократные высокие оценки международных конгрессов, симпозиумов доказали универсальность, эффективность и надежность использования импульсной низкочастотной магнитотерапии в практической деятельности.

Импульс этой серии аппаратов напоминает по строению кривые распространения нервных импульсов в организме человека. Данный тип сигнала обеспечивает адекватный ответ биообъектов, реакция на ритмические воздействия генетически детерминирована в ходе эволюционного развития. В аппаратах серии СПОК («ГемоСПОК»,  «УниСПОК»,  «ОртоСПОК»)  используются  современные  высококачественные  материалы, индуцируемое МП, имеющее параметры, максимально адаптированные к внутренним магнитным полям. Плотность индуцируемого тока составляет 10 мкА/см2, а напряженность электрического поля составляет 1 мВ/см, что по своей сути является нетермическим воздействием с низкой вероятностью возникновения нежелательных реакций. Отличительной особенностью СПОК-аппаратов является большое разнообразие индукторов. Параметры МП и конструкция индукторов предусматривают возможность адресного, локального воздействия на органы. В арсенале СПОК имеются как полостные индукторы для экстракорпорального воздействия, так и индукторы для внешнего воздействия. Это позволяет применять низкочастотную магнитотерапию в различных областях терапии, хирургии и интенсивной терапии. При этом в интенсивной терапии наиболее частой методикой магнитотерапии является экстракорпоральная магнитная обработка крови.

По чувствительности к МП на первом месте стоит нервная ткань, далее – эндокринные железы, органы чувств, кровь, сердечно-сосудистая, мышечная, выделительная, дыхательная и костная системы. Доказано, что МП могут оказывать как непосредственное влияние на структуры головного мозга, так и рефлекторно воздействовать через периферическую нервную систему.

 Являясь в некоторой степени электромагнитной системой, кровь чутко реагирует на воздействие ЭМП. Доказано, что наиболее чувствительными элементами являются мембраны эритроцитов, состоящие из фосфолипидов. Высвобождение из мембран эритроцитов фосфолипидных соединений под воздействием неупорядоченных МП во время геомагнитных бурь и в других неблагоприятных ситуациях приводит к известному факту повышения риска развития тромботических осложнений. В то же время эффективной контрмерой для предупреждения и восстановления нарушенных механизмов гемостаза может стать упорядоченное, регулируемое, системное электромагнитное воздействие на организм [26]. Получены результаты воздействия МП на мембраны, что препятствует сладжированию эритроцитов. Несомненно, что антиагрегантный эффект магнитотерапии связан с этим феноменом [17]. Поскольку упорядоченное, регулируемое воздействие переменного МП малой интенсивности на организм приводит к выраженному антитромботическому действию, данный эффект должен более широко использоваться для профилактики развития тромботических осложнений у пациентов группы риска.

Так, метод гемомагнитотерапии включается в комплексную противотромботическую профилактику у беременных с факторами риска тромбоза. При этом импульсное МП у беременных средних сроков (средний срок гестации 28,9 ± 0,64 недель) оказывало ингибирующее длительное воздействие на тромбоцитарную функцию, способствовало коагуляционной и тромботической активности, улучшало гемодинамику сосудов нижних конечностей и фетоплацентарного комплекса. Важно, что применение гемомагнитотерапии у беременных не только не оказывало отрицательного воздействия на состояние их детей при рождении, но даже приводило к его улучшению при использовании метода накануне родоразрешения [10]. У беременных с риском тромбоза и не получавших гемомагнитотерапию достоверно чаще имели место преждевременные роды, высокая частота внутриматочной гипоксии плода, чем обусловлено рождение у них детей с достоверно более низкими массо-ростовыми показателями.

Актуальной задачей в кардиологии является разработка методов лечения, основанных на возможности системного влияния на характер патологического процесса. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, ишемическое поражение сердца и мозга представляет собой дегенеративно-воспалительный процесс в результате  длительной альтерации      эндотелия        и                      активации      в                      ответ            на  повреждение    сосудистотромбоцитарного звена системы гемостаза. Окклюзионно-тромботические осложнения (инфаркт миокарда, ишемический инсульт) занимают лидирующее место среди причин инвалидности и смертности. При ишемической болезни мозга отличные результаты получены у пациентов с острыми формами болезни (транзиторные ишемические атаки и преходящие нарушения мозгового кровообращения). При использовании метода гемомагнитотерапии анализ результатов лечения больных с ишемическими поражениями сердца и мозга доказал изменение параметров гемостазиограммы в сторону снижения уровня гиперкоагуляционного состояния, а также усиление фибринолитического потенциала крови, снижение адгезивных свойств тромбоцитов и внутрисосудистого пристеночного тромбообразования [12, 44]. Кроме того, МП могут потенцировать действие фибринолизина, гепарина и некоторых других препаратов, показанных при тромбозах [30]. Помимо традиционной медикаментозной и диетотерапии методику гемомагнитотерапии целесообразно включать в лечение для достижения и закрепления оптимального терапевтического эффекта.

Улучшение микроциркуляции, стимуляция капиллярного и регионарного кровообращения после воздействия импульсного МП на кровь обусловлены снижением гемостатического потенциала, улучшением макрои микрореологии крови за счет снижения вязкости плазмы, угнетения сладжирования эритроцитов и повышения их деформируемости [16, 30, 36, 44]. Низкочастотное импульсное МП имеет форму импульса, подобную спектру электрической активности нервной ткани, чем обусловлен аналгезирующий эффект. Доказано, что магнитотерапия улучшает проницаемость клеточных мембран и в связи с этим обладает противовоспалительным, противоотечным и рассасывающим действием, положительно влияет на ремодуляцию костной ткани. Эти эффекты применимы для профилактики и лечения осложнений сахарного диабета, ревматоидного артрита, усиления репарации тканей в хирургической практике.

 Сложный патогенез артериальной гипертензии требует комплексного подхода к ее лечению. Использование многокомпонентной лекарственной терапии ставит перед клиницистами ряд новых вопросов, связанных с побочными реакциями и непереносимостью лекарств, развитием рефрактерности и т.д. В данной ситуации в лечение целесообразно включать магнитотерапию благодаря ее гипотензивному, седативному и другим положительным эффектам. Доказано позитивное влияние низкочастотных МП при лечении больных с артериальной гипертензией [7, 8, 15]. Гипотензивное влияние низкочастотных электромагнитных полей отчасти объясняется ваготоническим эффектом, стимуляцией процессов торможения, что лежит в основе улучшения сна и снижения эмоционального напряжения. Наиболее выраженная реакция со стороны ЦНС наблюдается в гипоталамусе, где отмечаются синхронизация работы секреторных клеток, усиление синтеза и выведение нейросекрета из его ядер. Под влиянием МП с индукцией малой интенсивности, специальной формы и частоты, соответствующей спектру электрической активности нервной ткани в диапазоне альфа-ритма электроэнцефалограммы человека, снижается тонус церебральных сосудов, улучшается кровоснабжение мозга, происходит активация азотистого и углеводно-фосфорного обменов, что повышает устойчивость мозга к гипоксии [17, 33].

Гемомагнитотерапия является одним из методов лечения, основанных на возможности системного влияния на характер патологического процесса. В эксперименте доказано стимулирующее влияние гемомагнитотерапии на массу семенников животных, содержание нуклеиновых кислот, активность сукцинатдегидрогеназной реакции в тестикулярной ткани, отмечено улучшение показателей андроген-рецепторных систем семенников и печени. Проблемы хронического простатита, импотенции, калькулезного пиелонефрита, атонии мочевого пузыря относятся к числу актуальных в урологической практике. Магнитотерапия в гинекологии применяется не только для лечения воспалительных процессов, она также эффективна при бесплодии, нарушениях функции яичников, осложнениях в послеоперационном периоде. Действие низкочастотного импульсного МП на кровь приводит к улучшению микроциркуляции, повышению проницаемости мембран в зоне патологии, увеличивает скорость протекания биохимических процессов, регенерацию поврежденных тканей [23, 24].

Влияние импульсного низкочастотного ЭМП на тканевом уровне четко прослеживается на примере кроветворной ткани. Эритропоэтиноподобный эффект магнитной обработки крови изучается и применяется у анемичных больных с хронической почечной недостаточностью [14, 25], а также в спортивной медицине в качестве подготовки спортсменов к ответственным соревнованиям. Доказан иммуномодулирующий эффект гемомагнитотерапии:  увеличение  количества  общих  Т-лимфоцитов,  Т-активных  лимфоцитов,  снижение  Влимфоцитов до нормы при сохранении функциональной активности Т-лимфоцитов [4, 28].

В экспериментальных исследованиях показано, что после воздействия МП на живые организмы в условиях гипоксии существенно повышается их выживаемость [6, 27, 45].

Гемомагнитотерапия достаточно широко используется в клинике в условиях отделений интенсивной терапии при лечении критических состояний. Так, магнитную обработку крови применяют в комплексном лечении больных сепсисом, осложненным синдромом острого легочного повреждения. Лечебный эффект магнитотерапии связан с нормализующим влиянием переменного МП на состояние эритроцитарных мембран и сосудистую стенку, что приводит к улучшению кислородтранспортной функции крови и, как следствие, большей устойчивости организма к гипоксии.

 В нейрореаниматологии экстракорпоральную аутогемомагнитотерапию комбинируют с традиционным комплексом лечения больных с тяжелыми черепно-мозговыми травмами. Подобная комбинация выявила достоверный положительный эффект: снижение выраженности общемозговой, очаговой и стволовой симптоматики [43]. В подавляющем большинстве наблюдений у таких пациентов на 3–5 суток раньше отстраивались нарушения функции черепных нервов, исчезали менингеальные симптомы и головная боль, значительно быстрее проходила ретроградная амнезия, не наблюдались генерализованные судороги, динамично отстраивалась очаговая неврологическая симптоматика. Результат лечения был обеспечен улучшением кислородтранспортной функции крови и формирующих ее компонентов, противовоспалительным и иммуномодулирующим действием магнитного воздействия на кровь [35].

Ранее доказан факт усиления детоксикационного потенциала основных методов экстракорпоральной детоксикации при их сочетании с гемомагнитотерапией при экзогенных отравлениях [11, 13]. Это широко используется при проведении методик гемосорбции, плазмафереза, гемодиафильтрации, программного гемодиализа, с целью ускорения элиминации из организма экзои эндотоксинов при лечении больных в условиях отделений интенсивной или эфферентной терапии. Параллельное проведение данных методов экстракорпоральной детоксикации и магнитной обработки крови влечет повышение их эффективности в условиях воздействия на кровь переменного МП за счет улучшения гемореологии, что обеспечивает усиленный приток ядов из тканей в кровь, облегчает их выведение с мочой. Повышение текучести крови увеличивает площадь контакта форменных элементов и фиксированных на их поверхности токсичных веществ с поверхностью сорбента или полупроницаемой мембраны. Гемомагнитотерапия позволяет достичь меньшей травматизации форменных элементов крови в процессе ее перфузии по экстракорпоральному контуру, угнетает адгезивную и агрегационную функцию тромбоцитов и снижает активность свертывающей системы крови; улучшает деформируемость эритроцитов? нормализуя реологию крови; повышает резистентность эритроцитов к повреждающим воздействиям.

Разработанные технологии воздействия на организм импульсных низкочастотных МП обладают высокой степенью безопасности в использовании. Следует отметить, что воздействие МП отличается хорошей переносимостью  и  не  сопровождается  неприятными  субъективными  ощущениями.  Фактически  конструкция СПОК-индукторов предусматривает возможность воздействия на каждый отдельный орган человека с высоким терапевтическим эффектом и низкой вероятностью развития побочных эффектов. Метод имеет следующие противопоказания: геморрагические гемостазиопатии? кровотечения любой этиологии и высокий риск геморрагического синдрома? хроническая недостаточность кровообращения IIб–III степени? злокачественные новообразования и онкогематологические заболевания? активный туберкулез.

Каковы же перспективы применения МП в современной терапии и медицине будущего?

Целевая лекарственная терапия в последнее время получает все большее распространение благодаря магнитным курьерам – магнитным частицам, прикрепленным к биомолекулам, частицам лекарства или диагностического агента. Магнитные курьеры обеспечивают два уникальных преимущества для биологических систем. Используемые в качестве меток других молекул, они могут быть опознаны с помощью высокочувствительной магниторезистивной системы-сенсора. С другой стороны, молекулами, прикрепленными к магнитным курьерам, легко можно манипулировать с помощью внешнего МП. Это касается как процесса доведения, например, лекарства, до определенного органа человека, так и удержания его в этом органе.

 В последнее время ученые-медики стали все чаще обращаться к использованию магнитных частиц для выполнения различных манипуляций. Так, магнитными частицами можно управлять с помощью внешнего МП, при этом не требуется проникновение в больной орган. Показательным примером применения нанотехнологий и свойств МП являются достижения современной онкологии [53]. Например, ученые США и Европы приступили к клиническим испытаниям нового метода противораковой терапии, использующего тепло и частички железа для разрушения раковых клеток, – так называемой «магнитно-жидкостной гипертермии». Он предназначен, прежде всего, для терапии злокачественных новообразований головного мозга: в опухолевую ткань под наркозом вводится жидкость, содержащая микроскопические частицы железа, которые поглощаются раковыми клетками. Затем опухоль подвергается воздействию внешнего МП, в результате чего наночастицы железа нагреваются до температуры 45 °С, что разрушает опухолевую ткань и одновременно усиливает эффективность последующей лучевой терапии. Наночастицы железа поступают в опухоль с помощью сверхчувствительной электронной навигационной системы, что позволяет проводить лечение опухолей, глубоко залегающих в тканях мозга. Многофункциональные наночастицы под воздействием МП могут проникать в раковые клетки, проделывая дыры в их мембранах.

Известно, что одной из основных проблем онкологии является создание эффективных маркеров, способных распознать раковые клетки среди здоровых, с тем чтобы впоследствии разрушать их, не причиняя вреда остальным. В настоящее время именно в этом качестве предлагается использовать сложные магнитные наночастицы, которые теперь могут рассматриваться как один из наноразмерных приборов для биомедицины. Разрушительная для раковых клеток работа выполняется под действием МП. Ядро наночастиц состоит из оксидов железа. Исследователями было обнаружено, что под влиянием МП частицы, находящиеся внутри раковых клеток, способны разрывать мембраны клеток, вызывая тем самым гибельные для них повреждения.

Американские исследователи утверждают, что в ближайшем будущем можно будет предотвратить слепоту у людей с поврежденной сетчаткой, используя так называемую магнитную жидкость. Обычно для возвращения поврежденной сетчатки на место используется силиконовая жидкость, но американские ученые обнаружили, что лучшим образом может решить эту проблему намагниченная жидкость (чаще используют магнетит – материал на основе железа). Действительно, такой метод значительно более точен, поскольку он позволяет жидкости двигаться под действием внешнего магнита и достигать таких участков глаза, которые трудно достижимы другими способами.

На современном этапе развития медицины и дальнейшего изучения явления магнетизма исследования не ограничиваются использованием наночастиц – магнитных курьеров и магнитных навигаторов. Многие работы и усилия ученых посвящены изучению влияния МП терапевтического спектра действия на живые организмы, что с успехом применяется в клинической практике для ускорения достижения целевых и закрепления уже достигнутых результатов традиционного лечения.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Афанасьева Ю.И., Юрина Н.А. Гистология. – M., 1989. – C. 43–44.

2. Багель Е.Г. Основные аспекты механизма действия физических факторов при использовании их в спортивной медицине // Материалы Междунар. сателлитного симпозиума «Физиче-ские факторы в повышении работоспособности, лечении и реабилитации легкоатлетов». – Минск, 2001. – С. 9–13.

 3. Березин М.В., Ляпин Р.Р., Салецкий Ф.М. Влияние слабых переменных магнитных полей на рассеяние света водными структурами. – М., 1988. – 41 с.

4. Болотова Н.В., Гринкевич А.В., Грищенко Т.П. и др. // Вестн. оториноларингол. – 2007. – № 2. – С. 22–27.

5. Григорян Г.Е. Магниторецепция и механизмы действия магнитных полей на биосистемы. – Ереван, 1999. –79 с.

6. Жерновой А.И., Скорик В.И., Чирухин С.А. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. – 1998. – № 6. – С. 634–636.

7. Золотухина Е.И. // Здравоохранение. – 2004. – № 4. – С. 28–30.

8. Золотухина Е.И., Улащик В.С. // Здравоохранение. – 2003. – № 3. – С. 17–22.

9. Кисловский Л.Д. // Проблемы космической биологии. – 1988. – Вып. 55. – С. 121–128.

10. Комар С.Н., Гусина А.А., Сидоренко В.Н. // Мед. журнал. – 2007. – № 3. – С. 58–62.

11. Костюченко А.Л. Эфферентная терапия. – СПб., 2000. – С. 11–140.

12. Кручинский Н.Г., Остапенко В.А., Тепляков А.И. и др. // Эфферентная терапия. – 2005. – Т. 11, № 3. – С. 28–32.

13. Лужников Е.А., Гольдфарб Ю.С. Физиогемотерапия острых отравлений. – М., 2002. – 200 с.

14. Максименко А.В., Якубцевич Р.Э., Спас В.В. и др. // Эфферентная терапия. – 2009. – Т. 14, № 1–2. – С. 31–34.

15. Михайлов В.П., Кузьмичев А.А., Петушенко К.В. и др. Диагностика и лечение политравм: материалы Всерос. конф., 8–10 сент. 1999 г.  – Ленинск-Кузнецкий, 1999. – С. 295–296.

16. Мухарская Ю.А., Митьковская Н.П. // Рецепт. – 2001. – Приложение: Тез. Докладов X съезда терапевтов Беларуси. – С. 91.

17. Остапенко В.А., Плетнев С.В. // Эфферентная терапия. – 2004. – Т. 10, № 4. – С. 21–24.

18. Остапенко В.А.? Улащик В.С., Кручинский Н.Г. Экстракорпоральная аутогемомагнитотерапия: Метод. рекомендации для врачей. – Минск? 2001. – С. 12–18.

19. Плетнев А. С. Низкочастотная магнитотерапия. – Минск, 2007. – 106 с.

20. Плетнев А.С Применение импульсного низкочастотного магнитного поля для восстановления работоспособности спортсменов высокой квалификации: Дис. …канд. мед. наук: 14.00.51. – М., 2009. – 159 с.

21. Плетнев С.В. Магнитное поле: Свойства и применение. – СПб., 2004. – С. 522–613.

22. Плетнев С.В., Радецкий А.И., Барсуков А.А., Потапов А.И. Воздействие магнитного поля на воду // Межвуз. сб. СЗТУ. – Вып. 16. – СПб., 2009.

23. Плетнев С.В., Введенский В.Л., Мохорт В.А. // Здравоохранение. – 1998. – № 6. – С. 69–71.

24. Решетов П.П., Ульянова Е.В., Решетова Н.В. // Вопр. курортологии и физиотер. – 2001. – № 3. – С. 41.

25. Савостьяник С.А., Якубцевич Р.Э., Спас В.В. и др. // Нефрология. – 2009. – Т. 13, № 2. – С. 55–59.

26. Системы комплексной электромагнитотерапии / Под ред. А.М. Беркутова. – М., 2000. – 376 с.

27. Скорик В.И., Жерновой А.И., Шаршина Л.М. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. – 1993. – Т. 116, № 1. – С. 17–20.

28. Спас В.В., Якубцевич Р.Э. Респираторный ди-стресс-синдром взрослых. – Минск, 2007. – С. 187–228.

29. Теплякова Д.В., Тепляков А.И., Кручинский Н.Г. и др. // Эфферентная терапия. – 2000. – Т. 6, № 1. – С. 32–35.

30. Улащик В.С. // Здравоохранение. – 2001. – № 5. – С. 35–39.

31. Улащик В.С. // Здравоохранение. – 2009. – № 2. – С. 4–10.

32. Улащик В.С. // Здравоохранение. – 2009. – № 6. – С. 29–34.

33. Хабарова О.В. // Биомед. технологии и радиоэлектроника. – 2002. – № 5. – С. 56–66.

34. Чичкан Д.Н., Улащик В.С., Плетнев С.В. // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечебной физиче-ской культуры.  – 1999. – № 5. – С. 46–49.

35. Чураков А.В. Лечение тяжелой черепно-мозговой травмы с использованием комбинированной экстракорпоральной аутогемомагнитотерапии: автореф. дис. …канд. мед. наук: 14.00.37, 14.00.28. – Минск, 2009. –23 с.

36. Шишко Е.И., Шолохова И.И., Мохорт Т.В. // Материалы 4-й Белорус. науч.-практ. конф. «Проблемы разработки и внедрения в клиническую практику методов эфферентной терапии». – Минск, 2003. – С. 101–103.

«Мультимаг» против коронавируса

На рязанском предприятии КРЭТ производится магнитотерапевтический аппарат «Мультимаг». Данный комплекс, как показала многолетняя практика, имеет широкий спектр применения: от серьезных заболеваний до лечения стрессов и просто улучшения настроения. Сегодня магнитотерапевтический комплекс «Мультимаг» используется для восстановления пациентов после COVID-19. В этом году аппарат вошел в число победителей конкурса «100 лучших товаров России».
 

Лечение магнитными полями

Применение магнитов в качестве физиотерапевтического средства имеет давнюю историю. Знаменитые врачи древности использовали силу магнитных полей для лечения различных заболеваний. С середины 20 века магнитотерапия переживает подъем, появляются новые устройства, при этом не утихают споры о действенности метода. В России физиотерапевтическая школа имеет большую историю, а методы магнитотерапии признаны медицинскими. Лечение магнитными факторами как часть физиотерапии сегодня является одним из звеньев немедикаментозной и нехирургической реабилитации. 

Изучение воздействия магнитных полей на организм и большое разнообразие устройств в наше время привели к значительному расширению показаний к применению магнитотерапии. Сегодня сложно найти заболевание, при лечении которого нельзя было бы применить тот или иной вид магнитотерапии. Мягкость воздействия, широкие возможности для персонализации и доступность метода сделали магнитотерапию популярным видом лечения и профилактики. 


Уже почти год мир живет в состоянии борьбы с новым коронавирусом, и сотни тысяч переболевших нуждаются в восстановительном лечении.

Медики отмечают, что у большинства перенесших коронавирус даже в легкой форме остаются такие симптомы, как одышка, головная боль, утомляемость, подавленное настроение – так называемый постковидный синдром. 

Клиники, санатории и другие лечебные учреждения сегодня разрабатывают программы по реабилитации после перенесенного COVID-19. Механизмы восстановления после болезни еще находятся в процессе изучения. Но уже ясно, что к базовым врачебным рекомендациям – дыхательной гимнастике, прогулкам на свежем воздухе и качественному сну – можно смело добавить магнитную терапию.

 

«Мультимаг» в борьбе с ковидом 

Магнитотерапевтический комплекс нового поколения «Мультимаг» производится Государственным Рязанским приборным заводом, входящим в структуру «Концерна Радиоэлектронные технологии» Госкорпорации Ростех. Лечебным фактором устройства является воздействие различных магнитных полей. Цель воздействия – активизация адаптационных возможностей организма и восстановление обменных процессов. Разработка Ростеха может применяться в лечебных учреждениях, санаториях, реабилитационных и фитнес-центрах. 

Сфера применения комплекса достаточно широка. «Мультимаг» может использоваться в медицине и косметологии для восстановления функциональных резервов, нормализации обменных процессов и улучшения микроциркуляции. Он оказывает на организм противовоспалительное, анальгезирующее, гипотензивное и стимулирующее воздействие. С помощью комплекса проводят лечение больных с острыми и хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, бронхолегочной, нервной, опорно-двигательной систем, внутренних органов, нарушений иммунитета, при травматических повреждениях и их осложнениях. Кроме того, «Мультимаг» успешно применяется для укрепления иммунитета и профилактики заболеваний, в том числе вирусных инфекций, к которым относится и коронавирус. 

Лечит «Мультимаг» с помощью дозированного воздействия слабыми частотно-модулированными магнитными полями, причем воздействовать можно как на организм в целом, так и на отдельные органы. Одновременно в устройстве задействовано 400 магнитов, а широкие возможности для настройки позволяют подобрать индивидуальное лечение. 


В арсенале «Мультимага» − около 50 лечебных программ, одна из которых направлена на укрепление иммунитета. Именно эта программа поможет придать организму силы перед возможной встречей с вирусами гриппа или коронавирусом. 

Также магнитотерапия будет эффективна для устранения последствий COVID-19. Например, она назначается как дополнительное лечение при пневмонии средней тяжести, которая является самым распространенным осложнением после заболевания коронавирусом. Магнитотерапия области легких повышает эффективность доставки лекарств к пораженным тканям, улучшает циркуляцию крови и газообмен, уменьшает вязкость выделений и помогает вывести их из легких, а также в целом ускоряет восстановление после пневмонии. 

Магнитотерапевтический комплекс «Мультимаг» многие годы успешно применяется в России и за ее пределами.

Лечение с его помощью безболезненно, безопасно, проходит в комфортной обстановке и не вызывает привыкания. Тем не менее оно должно назначаться строго специалистом в комплексе с другими реабилитационными процедурами.

«Зная об эффективности отечественного магнитотерапевтического комплекса в лечении бронхолегочных заболеваний, специалисты включили «Мультимаг» в программу реабилитации пациентов, перенесших COVID-19. Уже сейчас поступили предварительные заказы на поставку магнитотерапевтических комплексов в 2021 году. Производственные мощности предприятия позволили увеличить выпуск продукции, чтобы удовлетворить растущий спрос», – отметил генеральный директор АО «КРЭТ» Николай Колесов.

Магнитные волны вместо медикаментов | Алтай-Вест

  • «Полимаг-02» — физиотерапевтическое оборудование для проведения общей и местной магнитотерапии настраиваемым низкочастотным, низкоинтенсивным импульсным магнитным полем. Применяется для лечения больных с острыми и хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, бронхолегочной, нервной, опорно-двигательной систем, внутренних органов, нарушений иммунитета, при травматических повреждениях и их осложнениях.
  • Переносной аппарат «Алмаг» cпocoбен гeнepиpoвaть импульcнoe бeгущee мaгнитнoe пoлe, oблaдaющee нaибoльшeй биoлoгичecкoй aктивнocтью, выpaжeнным пpoтивooтeчным, oбeзбoливaющим, пpoтивoвocпaлитeльным дeйcтвиeм, является эффективным средством при лечении более 50 различных заболеваний костно-мышечной системы, мочеполовой системы, желудочно-кишечного тракта, кожных заболеваний.
  • Аппарат «ОртоСпок» создает низкочастотное магнитное поле, оказывающее обезболивающее, седативное, тепловое и успокаивающее действие, позволяет снизить выраженность боли, скованность суставов и отечность околосуставных тканей, а также способствует укреплению связочного аппарата.
  • Аппарат низкочастотной магнитотерапии «Градиент» применяется в стоматологии, оториноларингологии, офтальмологии, неврологии и при заболеваниях опорно-двигательного аппарата.
  • «Полюс» — передвижной аппарат, генерирующий переменный (синусоидальный) и пульсирующий магнитные поля с частотой 50 Гц, которые можно использовать в непрерывном и прерывистом режимах. Применяется при ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, заболеваниях органов дыхания и пищеварения, периферических сосудов, опорно-двигательного аппарата (в т.ч. остеохондроз), периферической и центральной нервной системы, мочевыводящей и половой системы.

Подобрать оптимальную методику магнитотерапии может только лечащий врач с учетом общего состояния пациента, комплекса имеющихся показаний и противопоказаний, выраженности основных симптомов.

*****

Основные показания к магнитотерапии:

1. Заболевания сердечно-сосудистой системы (ишемическая болезнь сердца, стенокардия 1-2 степени, гипертоническая болезнь 1-2 стадии).

2. Заболевания опорно-двигательного аппарата (остеохандроз с корешковым синдромом, остеоартроз).

3. Посттравматические состояния (ушиб, повреждение связок, переломы костей после иммобилизации).

4. Заболевания желудочно-кишечного тракта (хронический гастрит, дискенезия желчевыводящих путей, атонический, спастический колит, функциональные расстройства толстого кишечника).

5. Воспалительные заболевания женских половых органов (аднексит, эрозии шейки матки).

6. Заболевания периферических сосудов (синдром Рейно, варикозная болезнь, облитерирующий эндартериит, ангиоспазм).

7. Заболевания мочеполовой системы (цистит, простатит).

8. Заболевания нервной системы (мигрень, вегето-сосудистая дистония, нарушение сна, ДЦП, полиневропатии).

9. Заболевания кожи.

10. Синдром хронической усталости.

Противопоказания:

1. Хронические заболевания в стадии обострения и декомпенсации.

2. Беременность и период лактации.

3. Системные заболевания крови.

4. Кровотечения и коагулопатии.

5. Рецидивирующий тромбофлебит.

6. Кахексия.

7. Дефекты кожи в области воздействия.

8. Наличие эндопротезов, стентов, кардиостимулятора.

9. Злокачественные новообразования.

 

Что такое магнитотерапия? Как используется магнитная терапия в косметологии

А вы любили физику в школе? Мы, нет. Всю мощность этой науки осознали лишь тогда, когда начали развиваться на рынке косметологических товаров. Вот тогда мы и познакомились с электрофорезом, дарсонвалем и другими возможными видами излучения. Отчасти мы стараемся рассказать вам о том, что узнали сами. И сегодня как раз такой случай. В данной статье речь пойдет о магнитотерапии. Выделите 7 минут на чтение, и вы полностью измените свое отношение к магнитному полю.

Что такое магнитотерапия

Магнитотерапия — методика, предполагающая влияние на организм с помощью низкочастотных магнитных полей переменного или постоянного действия. Применяется как в медицине, так и в косметологии. Эффективность метода обусловлена естественной реакцией организма на магнитные поля. Мы реагируем на любые виды излучения. Например, очень часто при магнитных бурях у людей болит голова. Данный эффект можно использовать и в обратную, положительную сторону. Так, магнитотерапия применяется при патологиях сердечно-сосудистой системы, заболеваниях дыхательной системы, нарушениях работы мочевыделительной, пищеварительной, нервной и опорно-двигательной систем.


Магнитотерапия призвана изменить магнитное поле в том участке, который наиболее сильно страдает. Выполняется локально с помощью специального аппарата.

Преимущества магнитотерапии

1. Естественность и безопасность

У каждого человека есть собственное магнитное поле, которое иногда подвергается негативному воздействию. Методика призвана вернуть здоровое состояние человека. Безопасность этого метода подтверждена практикой и доказана теорией.

2. Высокая эффективность

Как в физиологии, так и в косметологии. Магнитотерапия помогает при воспалительных процессах в организме, нормализует психоэмоциональный фон, способствует выведению шлаков и токсинов, укрепляет стенки сосудов и даже разрушает жировые отложения. Только подумайте: одна методика, а сколько возможностей.

3. Отсутствие болезненных ощущений

Во время процедуры пациенты практически ничего не чувствуют. Магнитные поля действуют очень мягко, поэтому неприятных ощущений точно не будет. Данная процедура идеальна для людей с низким болевым порогом.

4. Относительно мало противопоказаний

Противопоказания к терапии есть, однако они редко встречаются. По факту можно сказать, что процедура доступна всем желающим.

Важно: несмотря на безопасность и небольшое количество противопоказаний, не рекомендуем проходить магнитотерапию без предварительного осмотра у врача.

Противопоказания к магнитотерапии

  • Возраст: категорически запрещено делать после 70 лет.
  • Наличие острых и хронических патологий.
  • Гемофилия.
  • Наличие эндопротезов
  • Острая почечная или печеночная недостаточность.
  • Гипертония третьей степени.
  • Новообразования в независимости от характера.
  • Шизофрения, маниакально-депрессивный психоз.
  • «Открытый» туберкулез (активная фаза течения).

Важно: что касается возраста, то здесь все зависит от общего состояния человека. Некоторым, аналогичная терапия противопоказана уже в 45 лет.

Как магнитное поле может повлиять на красоту? Магнитотерапия в косметологии.

1. Улучшение общего состояния кожи

Самое очевидное воздействие магнитотерапии. Выше мы уже упомянули, что процедура помогает избавиться от шлаков и токсинов. А почему наша кожа выглядит тусклой? Правильно, потому, что токсины перекрывают клеткам доступ к кислороду. Если исправить этот момент, то вы в хорошем смысле не узнаете свое лицо.

2. Устраняет синяки под глазами, и уменьшает отечность

Еще одно преимущество терапии. Причем такого эффекта можно добиться даже в домашних условиях. Достаточно приобрести маску для домашней магнитной терапии. Она представляет собой обычную тканевую маску, в которую вшиты магнитные пластины.

3. Уменьшает морщины

Магнитные поля благоприятно влияют на структуры коллагена и эластина, что способствует сокращению морщин. Правда, такого эффекта можно добиться только с помощью аппарата магнитотерапии, а это нужно к косметологу идти.

4. Хороший подтягивающий эффект

Чтобы достичь эффекта лифтинга придется пройти не одну процедуру терапии. Однако, эффект будет заметным. Особенно, если сочетать процедуру с другими методиками.

Совет: не стоит выбирать магнитотерапию в качестве антивозрастной или для подтяжки. Результат будет, но существует процедуры с помощью которых можно достичь большего. Данная методика больше подходит дамам до 35 лет.

Домашняя магнитотерапия

Теоретически сделать магнитотерапию можно дома с помощью аппарата. Единственное, что это не окупит себя экономически. Поэтому, для домашнего применения советуем ограничиться специальными масками. Да, эффекта как от профессиональной процедуры не будет. Такие маски служат ознакомлением с процедурой. Если не можете решиться сходить в клинику — магнитная маска то, что нужно. Попробуете, оцените эффект и принимайте решение.

Также, существуют аппараты для магнитной терапии в домашних условиях. Они предназначены сугубо для медицинских целей. Например, при восстановлении после спортивных травм. Выпускаются такие аппараты в виде аппликаторов, которые фиксируются на нужном участке тела.

Итоги

Физика довольно занимательная полезная наука. По крайней мере, когда речь идет о процедурах. С помощью обычного естественного эффекта можно добиться невероятных результатов. Главное — знать, как правильно применять. Тогда, не придется идти на такие радикальные методики, как хирургия.

«Анти-магнит»: еще одна попытка стать невидимым

  • Джейсон Палмер
  • Обозреватель Би-би-си по вопросам науки и техники

Автор фото, Other

Подпись к фото,

Новая разработка поможет проводить магнитно-резонансное сканирование пациентов с кардиостимуляторами

Ученые разработали «плащ-невидимку» для магнитных полей, блокирующий их проникновение с обеих сторон защитного экрана.

Идея «блокирования» магнитных полей предлагалась и раньше, однако новая разработка, согласно публикации в «Новом журнале физики», способна прятать магнитные материалы.

Новинка может быть применена как в сфере обеспечения безопасности, так и в медицине — например, при магнитно-резонансном сканировании (MRI).

Новая модель предполагает использование нескольких слоев сверхпроводников и метаматериалов – материалов, физические свойства которых обусловлены не столько их природой, сколько периодической микроструктурой, создаваемой человеком.

Благодаря своим необычным свойствам метаматериалы преломляют электромагнитные волны – такие как свет или магнитные поля – иначе, чем обычные материалы.

В последние годы многочисленные исследователи пытались придумать, как использовать метаматериалы в качестве маскировки объектов, подобно плащу-невидимке юного волшебника Гарри Поттера.

Если набросить подобную «накидку» из метаматериалов на какой-либо объект, лучи света будут «обходить» его, делая сам предмет невидимым.

Однако, справедливости ради нужно отметить, что пока этот эффект работает либо для очень маленьких объектов, либо в весьма ограниченном цветовом диапазоне.

«Но если учесть, что свет и магнетизм – это две стороны одного и того же физического явления, одни те же принципы работают и в отношении магнитного плаща-невидимки», — поясняет Альваро Санчес, руководитель группы авторов научной статьи в журнале New Journal of Physics.

«Феномен магнетизма сыграл очень важную роль в развитии технологий за последние 150 лет, — сказал профессор Санчес в интервью Би-би-си. – Мы хорошо знаем, как создавать магнитные поля, но мы не знаем, как избавиться от них в определенном месте».

Металлический антидетектор

Еще в 2008 году профессор сэр Джон Пендри, которого называют основоположником в области метаматериалов, предположил в журнале Nature Materials, что идеи по маскировке объектов от лучей света могут быть использованы и для того, чтобы сделать объекты невидимыми для магнитных полей.

«Мы поняли, что эти идеи очень интересны, но способа, которое могло бы претворить эту идею в реальность, не было. Была только основная концепция», — объясняет профессор Санчес.

Он и его коллеги в Автономном университете Барселоны решили разработать устройство, основанное на этой идее.

Разработка испанских ученых заключается в создании нескольких слоев для покрытия объекта: внутренний, созданный из сверхпроводящих материалов, окружен слоями метаматериалов, реакцию которых на магнитные поля можно менять в зависимости от толщины слоев покрытия.

Автор фото, Other

Подпись к фото,

«Провести» металлодетектор может оказаться не таким сложным делом, если вы обладаете «анти-магнитом»

Ортвин Гесс, профессор математики Имперского колледжа Лондона, назвал это исследование «удивительным продолжением» теоретических идей, высказанных в предыдущей работе.

«Основной упор здесь делается на том, как сделать эту идею более применимой на практике за счет ее упрощения», — сказал профессор Гесс Би-би-си. Однако и он, и профессор Санчес сходятся в том, что на пути создания материалов, пригодных для «плаща-невидимки» есть еще немало трудностей.

«В дополнение к предыдущему исследованию было предложено добавить простой слой из сверхпроводящих материалов. Это стало преградой для любых излучений магнита, который находится внутри «магнитного плаща», — добавляет Санчес.

Это означает, что такой антимагнит может прятать любые предметы, в том числе и магнитные.

Группа ученых работает сейчас над созданием модели такого антимагнита, который, по словам профессора Санчеса, может найти широкое применение в медицине. Пациенты, которым вживлены электронные кардиостимуляторы, а также другие имплантаты, смогут проходить магнитно-резонансное сканирование.

Еще одна сфера применения — производство энергии, где магнитные поля играют очень большую роль.

Более того, практическое применение этого открытия позволит скрывать «магнитные следы» подводных лодок, которые не хотят попасть на экраны радаров или наткнуться на подводные мины.

С помощью планируемого устройства можно будет «провести» и металлодетекторы.

«Теперь мы знаем, как сделать антимагнит, который сможет замаскировать магнитное поле – задача не простая, но возможная в условиях современных лабораторий. Однако гораздо проще сделать менее заметными «магнитные следы» какого-либо предмета, который вам бы хотелось пронести незамеченным через металлодетектор», — говорит профессор Санчес.

«Большая часть систем безопасности основана на принципе обнаружения металлических предметов детекторами магнитных сигналов. Я думаю, власти должны задуматься над тем, что существуют методы, которые могут свести всю эту систему на нет», — добавляет он.

Классификация и современное применение магнитных лекарственных форм в медицине

В различных областях медицины (хирургия, травматология, стоматология, кардиология, офтальмология, онкология и т. д.) нашли применение силовые и биотропные свойства МП. Силовые свойства МП используют при необходимости механического взаимодействия МП с магнитным материалом (бесшовное соединение прямой кишки [25, 23], удаление инородных механических тел [14, 75, 130], магнитоуправляемый транспорт лекарственных средств (ЛС) [7, 107, 105] и др.), в медицинской визуализации [129]. Биотропные свойства МП проявляются в их анальгетическом, ранозаживляющем, противовоспалительном действии. В медицинской практике используют следующие виды магнитных полей: постоянное магнитное поле (ПМП), переменное магнитное поле (ПеМП), импульсное магнитное поле (ИМП).

ПМП — магнитное поле, которое в данной точке пространства не изменяется во времени ни по величине, ни по направлению. Оно может быть получено с помощью неподвижных постоянных магнитов или индукторов, питаемых постоянным электрическим током [42].

ПеМП — магнитное поле, которое изменяется во времени по величине и направлению. ПеМП может быть получено с помощью индукторов, питаемых переменным электрическим током, или с помощью вращающихся магнитов [42].

ИМП — магнитное поле, которое изменяется во времени по величине и не изменяется по направлению. Оно может быть получено с помощью индукторов, питаемых импульсным электрическим током или с помощью перемещающихся постоянных магнитов [42].

Силовое и биотропное действия МП могут быть реализованы при использовании лечебных средств нового поколения, к числу которых можно отнести магнитные лекарственные формы. Последние либо сами являются источником ПеМП, либо способны взаимодействовать с ПМП, ПеМП или ИМП.

В данной статье рассматривается совокупность известных на сегодняшний день МЛФ, их классификация по типу используемого магнитного наполнителя и вытекающее из этого применение в различных областях медицины.

В настоящее время известно большое число различных МЛФ, используемых в области биомедицины. МЛФ можно классифицировать по различным признакам: по агрегатному состоянию, природе магнитной фазы, размеру магнитных частиц, способу получения МЛФ, области их применения и т. д. Наиболее целесообразным с точки зрения медицинского применения представляется деление МЛФ на две группы в зависимости от магнитных свойств мелкодисперсного магнитного наполнителя, входящего в их состав. Первая группа — МЛФ с магнитомягкими и вторая группа — МЛФ с магнитотвердыми наполнителями. Выбор используемого мелкодисперсного МН обусловлен дальнейшим применением МЛФ. В чем же проявляются главные различия в свойствах магнитомягких и магнитотвердых материалов? Для ответа на этот вопрос рассмотрим основные характеристики магнитных материалов.

SberDevices запатентовала сверхточный компактный магнитометр — он найдёт применение в медицине, космосе и не только

Компания SberDevices, входящая в группу компаний «Сбер», сообщила о получении патента Федеральной службы по интеллектуальной собственности на сверхточный носимый магнитометр — изобретение члена команды данной компании Александры Бернадотт.

Запатентованная технология способна регистрировать магнитное поле малой и средней величины с использованием переносного устройства в обычных условиях, без необходимости экранирования. Для сравнения, существующие СКВИД-магнитометры могут работать только в специальной комнате при температуре примерно −200 °С.

Устройство на базе данной технологии не имеет аналогов в мире по размеру и точности — оно способно регистрировать в условиях магнитного шума малые магнитные поля, оцениваемые как единицы и десятки фемта Тесла, в том числе и излучаемые человеческим мозгом.

Теоретическая чувствительность запатентованного устройства превышает чувствительность существующих СКВИД-магнитометров в десятки и сотни раз. Кроме того, в промышленном варианте носимые устройства будут отличаться доступной ценой, тогда как существующий СКВИД-магнитометр сопоставимой, но меньшей точности обойдётся в сотни тысяч раз дороже.

Как сообщается в пресс-релизе, новый компактный магнитометр найдёт применение в медицине для быстрой, высокоточной и дешёвой диагностики заболеваний; в археологии — для изучения находок без их повреждения; в обеспечении безопасности — для обнаружения нательных устройств или тайных помещений; в геологии — для поиска залежей воды, нефти и других полезных ископаемых; в астрономии — на космических станциях для изучения локальных магнитных полей и во многих других областях.

Автор изобретения Александра Бернадотт является главой направления нейроинтерфейсов Управления экспериментальных систем машинного обучения (под руководством Сергея Маркова) SberDevices, имеет степени кандидата наук в медицине (Каролинский институт (Швеция), МГУ, СпбГУ) и математике (МГУ).

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Роль магнитов в медицине

Магнит, в основном состоящий из неодима, железа, , кобальта, , , никеля, и других элементов, представляет собой вещество, которое может создавать магнитное поле . В настоящее время магниты широко используются в медицине благодаря своим превосходным физическим и химическим свойствам. В этой статье давайте посмотрим на роль магнитов в медицине.

Роль магнитов в области медицины

Прежде всего, магниты в медицине могут быть использованы для ядерного магнитного резонанса ( MRI ) для диагностики аномальных тканей человека и выявления заболеваний.Это наша знакомая техника магнитно-резонансной томографии. Принцип состоит в том, что у ядра есть положительное электричество, и осуществляется спиновое движение.

Обычно ось вращения ядра располагается нерегулярно, но когда ядро ​​помещается во внешнее магнитное поле, ориентация спинового пространства переходит от беспорядка к порядку. Вектор намагниченности спиновой системы постепенно добавляется от нуля.

Когда система достигает равновесия, намагниченность достигает стационарного значения.Предположим, что на ядерную спиновую систему в данный момент действует внешнее воздействие, например, радиочастотное возбуждение ядра на определенной частоте может вызвать резонансный эффект.

MRI

После того, как радиочастотный импульс прерван, ядро ​​спиновой системы не может придерживаться этой ситуации. Он вернется в положение оригинала в магнитном поле и высвободит небольшую энергию в радиосигнал. Характерной чертой ЯМР является отсутствие сигнала в активной жидкости.Это называется эффектом активности или эффектом холостого хода активности. Итак, кровеносные сосуды серые и белые, а кровь черная без сигналов. Это упрощает разделение кровеносных сосудов и мягких тканей.

Нормальный спинной мозг, окруженный спинномозговой жидкостью, спинномозговая жидкость черного цвета, и есть белая твердая мозговая оболочка, образованная жиром, так что спинной мозг мигает белой сильной сигнальной структурой. Ядерный магнитный резонанс применялся для визуализации всей системы организма.

При сердечно-сосудистых заболеваниях он может не только исследовать анатомические изменения камер, крупных сосудов, но также может использоваться в качестве желудочкового анализа, качественной и полуколичественной диагностики и может использоваться для карт нескольких срезов, высокого пространственного разрешения, мигающее сердце и патологические особенности, а также его связь с окружающей структурой превосходит другие рентгеновские снимки, двумерный ультразвук, ядерную простую и компьютерную томографию.Магнетизм может не только диагностировать, но и лечить болезни.

Роль магнитов в области медицины

NdFeB — это высококачественный редкоземельный магнит . Что касается лечения, NdFeB широко используется в физиотерапии. Традиционная магнитная терапия не использовалась в магнитном поле из-за использования обычных магнитов. Благодаря своим превосходным магнитным свойствам магниты NdFeB широко используются в области лечения.

По сравнению с традиционным магнитным эффектом, его роль более заметна.Он может исправлять магнитное поле человеческого тела и способствовать работе меридиана, увеличивать кровоснабжение и снабжение мозга, уменьшать возбудимость нерва коры головного мозга и увеличивать кровоснабжение органов. легких, селезенки, печени и перианальной области, а также местного кровоснабжения за счет усиления биологической электромагнитной энергии тела и коллатералей. Его часто используют для физического лечения различных заболеваний:

1.Заболевания нервной системы: бессонница, неврастения, головная боль и т. Д.

2. Заболевания костно-мышечной системы: шейный спондилез, растяжение поясничных мышц, грыжа межпозвоночного диска и др.

3. Прочие: гипертония, недостаточность мозгового кровоснабжения, инфаркт головного мозга, бронхит, астма, геморрой, запор и многие другие системные заболевания.

Заключение

Спасибо за то, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять роль магнитов в медицине. .Если вы хотите узнать больше о магнитах, мы советуем вам посетить Stanford Magnets для получения дополнительной информации.

Stanford Magnets — ведущий поставщик магнитов во всем мире, который имеет более чем двадцатилетний опыт производства и продажи постоянных магнитов , обеспечивая клиентов высококачественными редкоземельными постоянными магнитами продуктов и не — редкие земные постоянные магниты по очень конкурентоспособной цене.

Просмотры сообщений: 7 768

Теги: высококачественный редкоземельный магнит, Магниты в области медицины, МРТ, NdFeB, NdFeB магниты, не редкоземельные постоянные магниты, ядерный магнитный резонанс, постоянные магниты, редкоземельный магнит, редкоземельные постоянные магнитные изделия, роль магнитов , Стэнфордские магниты, Роль магнитов в медицине

Применение магнитных методов в области открытия лекарств и биомедицины

Biomagn Res Technol.2003; 1: 2.

, 1 , 1 и 2

ZM Saiyed

1 Кафедра биохимии, факультет естественных наук, MS University of Baroda, Vadodara, India

SD Telang

1 Отделение биохимии, факультет естественных наук, Университет Бароды, Вадодара, Индия

CN Ramchand

2 Центр перспективных исследований Sun Pharma, Отдел биологических исследований, Акота-роуд, Вадодара, Индия

1 Отделение Биохимия, факультет естественных наук, Университет Бароды, Вадодара, Индия

2 Центр перспективных исследований Sun Pharma, Отдел биологических исследований, Акота-роуд, Вадодара, Индия

Автор, отвечающий за переписку.

Поступило 27 июня 2003 г .; Принято 18 сентября 2003 г.

Copyright © 2003 Saiyed et al; лицензиат BioMed Central Ltd. Это статья в открытом доступе: дословное копирование и распространение этой статьи разрешено на всех носителях для любых целей, при условии, что это примечание будет сохранено вместе с исходным URL-адресом статьи. Эта статья цитируется другими статьями в PMC. .

Abstract

Технология магнитной сепарации с использованием магнитных частиц — это быстрый и простой метод чувствительного и надежного захвата определенных белков, генетического материала и других биомолекул.Этот метод предлагает преимущество с точки зрения воздействия на аналит очень небольшого механического напряжения по сравнению с другими методами. Во-вторых, эти методы нетрудоспособны, дешевы и часто хорошо масштабируются. Более того, методы, использующие магнетизм, больше поддаются автоматизации и миниатюризации. Теперь, когда геном человека секвенирован и аннотировано около 30 000 генов, следующим шагом является определение функции этих отдельных генов, проведение исследований генотипирования для аллельных вариаций и анализа SNP, что в конечном итоге приведет к идентификации новых мишеней для лекарств.В эту постгеномную эпоху технологии, основанные на магнитной сепарации, становятся неотъемлемой частью современных биологических лабораторий. В этой статье кратко рассматриваются избранные применения методов магнитной сепарации в области биотехнологии, биомедицины и открытия новых лекарств.

Введение

Магнитные жидкости или феррожидкости, как их часто называют, в основном состоят из наноразмерных частиц оксида железа (Fe 3 O 4 или γ-Fe 2 O 3 ), которые взвешены в жидкости-носителе.В последние годы был достигнут значительный прогресс в разработке технологий в области магнитных микросфер, магнитных наносфер и феррожидкостей. Методы, основанные на использовании намагничивающихся твердофазных носителей (MSPS), нашли применение во многих биологических областях, а именно. диагностика, нацеливание лекарств, молекулярная биология, выделение и очистка клеток, радиоиммуноанализ, агенты, вызывающие гипертермию, для лечения рака, очистка нуклеиновых кислот и т. д. [1-3]. Хотя их часто называют магнитными, многие из используемых в настоящее время частиц являются суперпарамагнитными, что означает, что эти частицы могут быть легко намагничены внешним магнитным полем и сразу же повторно диспергироваться после удаления магнита.Доступные в настоящее время форматы частиц можно в широком смысле классифицировать на немодифицированные или голые частицы, химически дериватизированные частицы с лигандами общей специфичности (стрептавидин, белок A и т.д.) и химически дериватизированные частицы со специфическими группами распознавания, а именно. моноклональные и поликлональные антитела [4]. В этой статье обсуждается избранный прогресс, достигнутый в области биотехнологии, медицины и открытия лекарств с использованием методов магнитной сепарации.

Приложения для открытия лекарств и геномики

В современном процессе открытия лекарств особое внимание уделяется быстрой генерации и анализу данных для выявления перспективных новых химических соединений, а также новых мишеней для лекарств на ранних этапах цикла разработки.На каждом этапе стремительно развивающегося процесса открытия лекарств требуются десятки технологий и продуктов. Но инновации в новых технологиях в области геномики и протеомики меняют лицо открытия лекарств. Автоматизация стала важным фактором, позволившим исследователям удовлетворить высокие требования современной исследовательской среды. Основная область применения магнитной сепарации при открытии лекарств — подготовка образцов, которая включает высокопроизводительную изоляцию генома для секвенирования или ПЦР-амплификации для выполнения генотипирования, оценки SNP или профилирования экспрессии.Неотъемлемые преимущества, предлагаемые магнитной обработкой, включают снижение затрат на реагенты, устранение трудоемких этапов, простую автоматизацию и получение ДНК высокой чистоты за меньшее количество времени по сравнению с традиционными методами.

Высокопроизводительное выделение ДНК

Выделение ДНК является необходимым этапом для многих методов молекулярной биологии. Отделение ДНК от сложных смесей, в которых они часто встречаются, часто необходимо перед другими исследованиями и процедурами, такими как секвенирование, амплификация, гибридизация, обнаружение и т. Д.Присутствие больших количеств клеточного или другого загрязняющего материала, такого как белки и РНК, в таких сложных смесях часто препятствует многим реакциям и методам, используемым в молекулярной биологии [5]. Стандартный протокол извлечения ДНК включает лизис клеток с последующим удалением загрязняющих клеточных компонентов, таких как белки, липиды и углеводы; и, наконец, выделение ДНК с использованием серии этапов осаждения и центрифугирования, которые трудно автоматизировать. Были усовершенствованы методы выделения ДНК, а в последнее время были предложены методы, основанные на использовании твердой фазы.Адсорбенты, обеспечивающие быструю и эффективную очистку ДНК, важны для автоматизации этой процедуры. Открытие в конце 80-х годов, что диоксид кремния может использоваться в качестве адсорбента для выделения ДНК [6], стало основой для большинства доступных в настоящее время наборов для выделения ДНК. Один из этих наборов включает выделение ДНК с помощью магнитных частиц, покрытых диоксидом кремния [7].

Был разработан протокол выделения генома с высокой пропускной способностью, который основан на химии SPRI (твердофазная обратимая иммобилизация) [8,9].Протокол SPRI основан на связывании ДНК с поверхностью парамагнитных частиц, покрытых карбоксилом, в условиях высокого содержания соли и PEG. Процедура была разработана и оптимизирована для выделения одноцепочечной ДНК, такой как фаг M13 и двухцепочечной плазмидной ДНК, с использованием магнитных частиц, покрытых карбоксилом. Протокол SPRI позволил разработать автоматизированную процедуру в формате микропланшета с производительностью около 200 000 препаратов ДНК в день, таким образом, став самой быстрой системой очистки ДНК на основе микропланшетов, используемой для секвенирования генома человека.

Магнитное разделение мРНК поли (А)

Сообщалось о ряде методов выделения тотальной РНК из различных клеток или тканей. Чиргвин и др. [10] разработали метод эффективного выделения тотальной РНК путем гомогенизации в 4 М растворе тиоцианата гуанидия, содержащем 0,1 М 2-меркаптоэтанол. За гомогенизацией следует экстракция РНК этанолом или ультрацентрифугирование через хлорид цезия. Этот метод был дополнительно модифицирован Chomczynski и Sacchi [11], чтобы разработать быструю одностадийную процедуру выделения РНК.Он включает экстракцию РНК с использованием смеси тиоцианата гуанидия и фенол-хлороформа. Многие наборы для выделения РНК доступны на основе двух вышеупомянутых протоколов. Все эти методы выделяют РНК на основе ее биохимических свойств. Напротив, биомагнитное разделение мРНК основано на специфической комплементарной гибридизации между последовательностью поли A изолированной мРНК и последовательностью олиго (dT) 25 , ковалентно связанной с поверхностью парамагнитных частиц. В этом методе олиго (dT) 25 магнитных шариков с покрытием добавляют к неочищенному клеточному или тканевому лизату.Во время инкубации поли (A) мРНК из лизата улавливается на поверхности магнитных шариков, покрытых олиго (dT) 25 . Затем комплекс гранулы / мРНК промывают магнитным способом. Выделенная таким образом мРНК либо элюируется, либо напрямую применяется для многих последующих применений, которые включают конструирование библиотеки кДНК, субстрактивную гибридизацию, Нозерн-гибридизацию, RT-PCR и трансляцию in vitro [12].

Выделение биомолекул, связывающих нуклеиновые кислоты

Выделение специфических молекул на основе их взаимодействия с комплементарным связывающим партнером становится важной технологией во многих областях исследований.Выделение и характеристика конкретных транскриптов или белков можно использовать для мониторинга прогрессирования заболевания. На рынке доступно несколько наборов, которые работают по принципу магнитной маркировки и прямого выделения биотинилированных молекул, таких как ДНК, РНК или белки, на покрытые стрептавидином магнитные шарики (микрогранулы μMACS со стрептавидином от Miltenyi Biotec, Германия). Эти биотинилированные молекулы затем можно использовать для непрямого выделения небиотинилированных молекул-мишеней, которые могут с ними взаимодействовать [13].Процедура включает образование комплекса между биотинилированным зондом (ДНК, РНК или белки) и целевой молекулой (т.е. взаимодействующими биомолекулами ДНК, РНК или белком). На основе взаимодействия биотин-стрептавидин комплекс зонд-мишень затем отделяется от остального компонента путем добавления покрытых стрептавидином магнитных шариков. Комплекс изолируют магнитным полем и промывают для удаления неспецифически связанных молекул. Небиотинилированные молекулы-мишени могут быть либо элюированы из комплекса с высокой чистотой, тогда как магнитно-меченый биотинилированный зонд остается связанным с колонкой (рис.). Этот метод имеет потенциал для быстрого и эффективного скрининга транскрипционных и трансляционных регуляторных белков. Алам и соавторы также использовали целевые ДНК-конъюгированные магнитные шарики для быстрого скрининга ДНК-связывающих пептидных лигандов из твердофазной комбинаторной библиотеки [14].

Выделение молекул, связывающих нуклеиновые кислоты . Биотинилированная ДНК добавляется к клеточному лизату или смеси белков, содержащей белок, который взаимодействует с ДНК (i). Добавляются магнитные гранулы стрептавидина, которые связываются с комплексом (биотин-ДНК-белок) на основе его сродства к биотину (ii).Комплекс отделяют от смеси магнитным способом (iii). Перепечатано с разрешения из материалов, предоставленных Miltenyi Biotec, GmbH, Германия.

Протеомические приложения

Анализы взаимодействия белков с магнитозахватом

Магнитные частицы в настоящее время все чаще используются в качестве носителей для связывающих белков, ферментов и лекарств. Исследования показали, что белки и ферменты могут ковалентно связываться с голыми магнитными частицами в присутствии карбодиимида [15]. Такие процедуры иммобилизации белков, ферментов или лекарств будут иметь большое значение в различных областях медицины и биотехнологии.Иммобилизованные биомолекулы можно использовать непосредственно для биоанализа или в качестве аффинных лигандов для захвата или модификации целевых молекул или клеток. Исходя из этого, магнитные агарозные гранулы, меченные Ni-NTA (нитрилоуксусной кислотой), были использованы для универсальных анализов магнитозахвата с использованием 6xHis-меченых белков [16]. Процедура включает использование хелатирующих металлы групп нитрилоуксусной кислоты (NTA), ковалентно связанных с поверхностью гранул агарозы, которые содержат сильные магнитные частицы. Гранулы предварительно заправлены никелем, который готов улавливать 6xHis-меченные белки для чувствительных анализов взаимодействия или микромасштабной очистки белков, меченных 6xHis (рис.). Таким образом, этот метод устраняет разрыв между процедурами в масштабе очистки с использованием смол для аффинной хроматографии с хелатом металла Ni-NTA и анализами на микропланшетах [17]. Недавно были обобщены другие процедуры разделения различных белков с помощью магнитного сродства [18].

Анализы взаимодействия белков магнитозахвата. Ni-NTA магнитные агарозные гранулы, предварительно заряженные никелем, захватывают 6xHis-меченых белков, которые можно использовать для изучения взаимодействий белок-белок (i) и ДНК-белок (ii), а также процедур иммуноанализа с использованием антител, специфичных к антигенам, присутствующим на захваченных 6xHis. -меченная биомолекула или антигены, присутствующие на партнерах по взаимодействию, связанных с захваченной биомолекулой, меченной 6xHis (iii).Перепечатано с разрешения из материалов, предоставленных Qiagen, GmbH, Германия.

Биомедицинские приложения

Таргетинг на лекарства с использованием магнитных носителей

Была предпринята попытка нацеливания на лекарства под магнитным контролем, чтобы повысить эффективность и уменьшить неприятные побочные эффекты, связанные с химиотерапией. Этот метод доставки лекарств включает иммобилизацию лекарства или радионуклида в биосовместимых магнитных нано- или микросферах [19]. Этот метод доставки делает химиотерапию более эффективной за счет увеличения концентрации лекарства в месте опухоли, ограничивая при этом системную концентрацию лекарства.Компания FeRx Inc. из Сан-Диего разработала магнитно-целевые носители, называемые МТС, для локального нацеливания, удержания тканей и длительного высвобождения лекарств. Эти МТС состоят из частиц элементарного железа и активированного угля. МТС (размером 1-2 мкм) могут адсорбировать и десорбировать фармацевтические агенты, такие как доксорубицин (DOX). Vialed MTC смешивают с уже находящимся в растворе противоопухолевым препаратом; затем смесь вводится в катетер. Доставка лекарства с использованием MTC включает введение катетера в артериальную подачу к опухоли с последующим приложением мощного магнитного поля, чтобы вызвать экстравазию MTC-DOX через капиллярное ложе в ткань-мишень (рис.). Поле оставляют на месте еще на 15 минут; после удаления магнита частицы остаются захваченными в опухоли, где затем высвобождается лекарство [20]. Компания FeRx уже начала клинические испытания III фазы препарата MTC-DOX [21]. Подобным образом Хафели и его сотрудники провели доклинические исследования в сотрудничестве с FeRx для лечения опухолей печени и головного мозга с использованием МТС, меченных β-излучателями, такими как рений-188 и иттрий-90 [22]. Хотя основной задачей исследований в области лекарственной терапии МРК является лечение рака, технология не ограничивается этим, другие лекарства, которые можно доставлять таким образом, включают антибиотики, тромболитики, противовоспалительные средства, пептиды и стероиды.

Нацеливание на наркотики с помощью ЦПМ. MTC состоят из элементарного железа и активированного угля с адсорбированным на нем противораковым препаратом. МТС доставляются внутриартериально через катетер в желаемое место с помощью внешнего магнитного поля. Магнитное поле помогает локализовать и удерживать частицы на целевом участке за счет экстравазации частиц в окружающую ткань. Перепечатано с разрешения из материалов, предоставленных FeRx Inc., Сан-Диего, Калифорния.

Магнитолипосомы как средства доставки лекарств

Магнитолипосомы представляют собой магнитные производные липосом и могут быть получены путем захвата феррожидкости в ядро ​​липосом [23].Несколько групп исследовали использование магнитолипосом для сайт-специфического нацеливания [24], сортировки клеток [25] и в качестве агентов, усиливающих магнитно-резонансный контраст [26].

Бабинцова и др. [27] пытались использовать магнитолипосомы с инкапсулированным доксорубицином (DOX) для сайт-специфической химиотерапии в ответ на приложенное извне магнитное поле переменного тока. Результат этого исследования показал, что магнитолипосомы можно специально нагреть до 42 ° C за несколько минут, и во время этого инкапсулированный доксорубицин массово высвобождается.Другое исследование in vivo для сайт-специфического нацеливания с использованием магнитолипосом, включенных с адриамицином (ADR), показало, что введение магнитных липосом ADR под воздействием внешней магнитной силы дает примерно в 4 раза более высокую максимальную концентрацию ADR в опухоли, чем введение только раствора ADR. Эти результаты свидетельствуют о том, что системная химиотерапия может эффективно контролировать первичную опухоль без значительных побочных эффектов, благодаря нацеливанию на магнитные липосомы ADR [28,29].

Магнитотактические бактерии, принадлежащие в основном к видам Magnetospirillum , производят ферромагнитные кристаллические частицы, состоящие из магнетита (Fe 3 O 4 ) или грейгита (Fe 3 S 4 ). Их называют бактериальными магнитными частицами (BMP). BMP имеют небольшой размер (50–100 нм) и очень хорошо диспергируют, поскольку они покрыты стабильной липидной мембраной [30]. Магнитолипосомы, содержащие цис-диамминдихлороплатину (II) (CDDP), полученные с использованием BMP, также были оценены на предмет нацеливания и контролируемого высвобождения лекарств в месте опухоли.В результате таких исследований было обнаружено, что объем захвата магнитолипосом с BMP был в 1,7 раза выше, чем у магнитолипосом с искусственными магнитными частицами. Кроме того, когда к этим магнитолипосомам применяли вращающееся магнитное поле, их содержимое высвобождалось в течение 2 часов, что позволяет предположить, что магнитолипосомы, содержащие CDDP, проявляют противоопухолевую активность и что возможно контролируемое высвобождение лекарств из магнитолипосом [31].

Гипертермия магнитной жидкости

Магнитные жидкости были исследованы как потенциальные агенты, вызывающие гипертермию из-за их высокой удельной скорости абсорбции (SAR).Гипертермия — многообещающий подход к лечению рака, который использует магнитные поля переменного тока для нагрева целевых областей (раковых тканей), содержащих магнитные жидкости. Для изучения биологических эффектов феррожидкостей, возбуждаемых переменным магнитным полем, были проведены исследования in vitro и in vivo на линиях раковых клеток и спонтанно индуцированных опухолях на животных моделях. Результаты этих исследований показали, что гипертермия магнитной жидкости способна снизить жизнеспособность раковых клеток, тем самым указывая на потенциал этой терапии [32].Также существует возможность комбинированной терапии, которая будет включать лечение гипертермией с последующей химиотерапией или генной терапией. Подход включает использование магнитных нано- или микросфер или магнитолипосом, содержащих лекарство, вызывающее гипертермию с использованием стандартной процедуры, с последующим высвобождением инкапсулированного лекарства, которое будет действовать на поврежденные клетки. Ожидается, что комбинированное лечение может быть очень эффективным при лечении солидной опухоли [19].

Приложения для сортировки клеток

Иммуномагнитная изоляция и разделение клеток

Методы иммуномагнитного разделения клеток становятся все более популярными среди клеточных биологов.Общий подход включает использование парамагнитных частиц, покрытых антителами против молекул специфической клеточной поверхности-мишени. В этом методе используются две схемы выделения клетки-мишени, прямой метод, который включает связывание аффинного лиганда (антитела) с магнитными частицами, которые затем непосредственно добавляются к образцу, содержащему клетки-мишени. Во время инкубации магнитные частицы связывают клетки-мишени, которые затем могут быть восстановлены с помощью магнита. В то время как в случае непрямого метода к суспензии клеток сначала добавляют свободный аффинный лиганд (соответствующее антитело).После инкубации избыток несвязанного аффинного лиганда удаляют промыванием, а затем комплекс антитело-мишень захватывают магнитными частицами, несущими аффинный лиганд (вторичное антитело) со сродством к первичной метке. Как положительный, так и отрицательный отбор можно проводить с помощью иммуномагнитного разделения. В случае положительного отбора целевые клеточные подмножества помечаются магнитным полем и впоследствии разделяются, в то время как отрицательный отбор включает целевую очистку путем удаления всех других контаминирующих клеток [33,34].

К настоящему времени с помощью этой технологии было выделено большое количество типов клеток. Некоторые из примеров применения технологии иммуномагнитного разделения включают обнаружение и удаление циркулирующих опухолевых клеток из периферической крови [35], выделение антигенспецифических Т-лимфоцитов CD 8+ [36], селективное разделение клеток CD34 + [37], выделение и обогащение ганглиозных клеток сетчатки (RGC) для культивирования [38] и т. д. Иммуномагнитная сепарация широко используется для обнаружения патогенных бактерий в клинических образцах, образцах пищевых продуктов и окружающей среды [33,39].Помимо выделения целых клеток, даже клеточные органеллы можно избирательно разделять с помощью магнитных частиц. Лизосомную фракцию выделяли из амебы Dictyostelium discoideum после кормления наночастицами на основе декстрана и последующей гомогенизации [40]. Точно так же различные типы клеток могут быть выделены с использованием автоматизированных систем и различных магнитных частиц с поверхностным покрытием, которые доступны от Miltenyi Biotec, Германия, или StemCell Technologies, США.

Иммуномагнитные анализы

Иммуноанализы становятся важным инструментом в клинической диагностике и фундаментальных исследованиях из-за их чувствительности, специфичности и общей применимости. Магнитные частицы все шире применялись для различных иммуноанализов, включая фторированные иммуноанализы, иммуноферментные анализы или радиоиммуноанализы. Магнитные частицы, связанные с первичными или вторичными антителами, используются для разделения и количественного определения антигенов. Использование магнитно-связанных антител исключает стадию центрифугирования, что сокращает время анализа и упрощает работу, тем самым повышая эффективность и точность анализа.Мацунага с соавторами [41] разработали новый метод флюороиммуноанализа, в котором моноклональные антитела против Escherichia coli, конъюгированные с флуоресцеинизотиоцианатом (FITC), иммобилизуют на бактериальных магнитных частицах (BMP) для обнаружения и удаления E. coli. Эта же группа разработала иммуноферментный хемилюминесцентный иммуноанализ с BMP с использованием IgG в качестве модельного антигена [42]. Аналогичным образом ELISA на основе магнитных шариков был разработан для обнаружения Staphylococcus разновидностей [43].

Заключение

Технологии магнитной сепарации применяются в различных областях биологии. Это включает высокопроизводительное выделение нуклеиновых кислот, белков, клеток или клеточных органелл. В наши дни от разных компаний доступно несколько инструментов, которые объединяют разделение биомолекул с их обнаружением с точки зрения его количественной оценки или взаимодействия с другими биомолекулами. Этот прибор использует либо непосредственно ферромагнитные частицы в качестве метки (магнитоанализ), либо связывает магнитные частицы с другими методами обнаружения, такими как флуоресценция или хемилюминесценция.Возможно, в ближайшем будущем магнитные частицы будут использоваться в качестве зондов для обнаружения для различных анализов, заменив такие методы мечения, как флуоресценция, хемилюминесценция и радиоактивность. В нашей лаборатории предлагается исследовательская работа по аналогичным направлениям. Работа включает разработку метода обнаружения биомолекулярного взаимодействия с использованием магнитных частиц в качестве метки. В методе, который планируется разработать, особое внимание будет уделено технологии микрочипов, где биомолекулярные взаимодействия, такие как кДНК-мРНК или ДНК-ДНК, являются основой для определения экспрессии генов или аллельных вариаций.В заключение можно сказать, что технология разделения на основе магнетизма обладает огромным потенциалом в эту постгеномную эпоху из-за ее высокой скорости, низкой стоимости и простоты автоматизации.

Вклад авторов

ZMS провела обзор литературы и подготовила рукопись, SDT и CNR внесли в рукопись необходимые исправления. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

Благодарность

Финансовая поддержка ZMS [F.НЕТ. 9/114 (131) / 2K2 / EMR-I] Совета научных и промышленных исследований (CSIR), Нью-Дели, Индия.

Ссылки

  • Ramchand CN, Priyadarshini P, Kopcansky P, Mehta RV. Применение магнитных жидкостей в медицине и биотехнологии. Индийский J Pure Appl Phys. 2001; 39: 683–686. [Google Scholar]
  • Сафарикова М., Сафарик И. Применение магнитных методов в биологических науках. Magn Electr, сентябрь 2001; 10: 223–252. [Google Scholar]
  • Сафарик И., Сафарикова М.Обзор магнитных разделений, используемых в биохимических и биотехнологических приложениях. В: Hafeli U, Schutt W, Teller J, Zborowski M, редактор. В научных и клинических применениях магнитных носителей. Нью-Йорк: Пленум Пресс; 1997. С. 323–340. [Google Scholar]
  • Синклер Б. Бусить или не бусить: применение технологии магнитных бусинок. Ученый. 1998; 12:17. [Google Scholar]
  • Ахерн Х. Технология делает выделение, очистку ДНК простой и быстрой. Ученый. 1995; 9: 17.[Google Scholar]
  • Фогельштейн Б., Гиллеспи Д. Препаративная и аналитическая очистка ДНК от агарозы. Proc Natl Acad Sci USA. 1979; 76: 615–619. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • TECAN Inc http://www.tecan.com/la2000_dnaextraction_.pdf
  • Hawkins TL, O’Connor-Morin T., Roy A., Santillan C. Очистка ДНК и изоляция с использованием твердой фазы. Nucleic Acids Res. 1994; 22: 4543–4544. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Hawkins TL, McKernan KJ, Jacotot LB, MacKenzie JB, Richardson PM, Lander ES.Магнитное притяжение к высокопроизводительной геномике. Наука. 1997; 276: 1887–1889. [PubMed] [Google Scholar]
  • Чиргвин Дж. М., Пшибила А. Э., Макдональд Р. Дж., Раттер В. Дж.. Выделение биологически активной рибонуклеиновой кислоты из источников, обогащенных рибонуклеазой. Биохимия. 1979; 18: 5294–9. [PubMed] [Google Scholar]
  • Хомчинский П., Сакки Н. Одностадийный метод выделения РНК экстракцией тиоцианатом гуанидия-фенолом хлороформом. Анальная биохимия. 1987. 162: 156–9. [PubMed] [Google Scholar]
  • Мразек Ф., Петрек М.Обработка мРНК лейкоцитов человека путем биомагнитного разделения: сравнение с современными методами выделения РНК. Acta Univ Palacki Olomouc Fac Med. 1999; 42: 23–28. [PubMed] [Google Scholar]
  • Albig A. Выделение мРНК-связывающих белков с использованием набора для стрептавидина μMACS. MACS и многое другое. 2001; 5: 6–7. [Google Scholar]
  • Alam MR, Maeda M, Sasaki S. Поиск ДНК-связывающих пептидов в твердофазной комбинаторной библиотеке с использованием магнитных шариков, прикрепляющих дуплексную ДНК-мишень.Bioorg Med Chem. 2000; 8: 465–73. [PubMed] [Google Scholar]
  • Конерака М., Копчански П., Тимко М., Рамчанд С. Н., де Секейра А., Треван М. Процедура прямого связывания белков и ферментов с мелкими магнитными частицами. J Mol Catal B — фермент. 2002; 689: 1–6. [Google Scholar]
  • Sinclair B. Оттачивая свое клонирование: новые системы клонирования ускоряют исследования экспрессии белков. Ученый. 2000; 14:29. [Google Scholar]
  • QIAGEN Inc http://www.qiagen.com/literature/qiagennews/0498/984ninta.pdf
  • Сафарик И., Сафарикова М. Биологически активные соединения и ксенобиотики: разделение по магнитному сродству. В: Wilson ID, Adlard TR, Poole CF, Cool M, редактор. В энциклопедии сепарационной науки. Лондон: Academic Press; 2000. С. 2163–2170. [Google Scholar]
  • Сафарик И., Сафарикова М. Магнитные наночастицы и бионауки. Mon Chem. 2002; 133: 737–759. [Google Scholar]
  • Фрикер Дж. Лекарства, обладающие магнитным притяжением к опухолям. Drug Discov сегодня. 2001; 6: 387–89. [PubMed] [Google Scholar]
  • FeRx Inc http: // www.ferx.com/004trial02june031.htm
  • Schutt W., Gruttner C, Teller J, Westphal F, Hafeli U, Paulke B., Goetz P, Finck W. Биосовместимые магнитные полимерные носители для доставки радионуклидов in vivo. Искусственные органы. 1999; 23: 98–103. [PubMed] [Google Scholar]
  • Де Кайпер, Йониау М. Магнитолипосомы: формирование и структурная характеристика. Eur Biophys J. 1988; 15: 311–319. [PubMed] [Google Scholar]
  • Бабинцова М., Алтанерова В., Ламперт М., Алтанер С., Мачова Е., Срамка М., Бабинец П.Сайт-специфическое нацеливание in vivo на магнитолипосомы с использованием внешнего магнитного поля. Z Naturforsch (C) 2000; 55: 278–281. [PubMed] [Google Scholar]
  • Марголис Л.Б., Намиот В.А., Клюкин Л.М. Магнитолипосомы: еще один принцип сортировки клеток. Biochim Biophys Acta. 1983; 735: 193–195. [PubMed] [Google Scholar]
  • Bulte JW, Cuyper MD, Despres D, Frank JA. Магнитолипосомы с короткой и длинной циркуляцией в качестве МР-контрастных агентов для поиска костного мозга. J. Магнитно-резонансная томография. 1999; 9: 329–335.[PubMed] [Google Scholar]
  • Бабинкова М., Чичманек П., Алтанерова В., Алтанер С., Бабинец П. Высвобождение лекарственного средства из магнитолипосом, контролируемое переменным магнитным полем: разработка метода сайт-специфической химиотерапии. Биоэлектрохимия. 2002; 55: 17–9. [PubMed] [Google Scholar]
  • Кубо Т., Сугита Т., Шимосе С., Нитта Ю., Икута Ю., Мураками Т. Целенаправленная доставка противоопухолевых препаратов с внутривенно введенными магнитными липосомами хомячкам с остеосаркомой. Int J Oncol. 2000; 17: 309–15.[PubMed] [Google Scholar]
  • Кубо Т., Сугита Т., Шимос С., Нитта Ю., Икута Ю., Мураками Т. Целенаправленная системная химиотерапия с использованием магнитных липосом со встроенным адриамицином для лечения остеосаркомы у хомяков. Int J Oncol. 2001. 18: 121–125. [PubMed] [Google Scholar]
  • Schuler D, Frankel RB. Бактериальные магнитосомы: приложения в микробиологии, биоминерализации и биотехнологии. Appl Microbiol Biotech. 1999. 52: 464–473. [PubMed] [Google Scholar]
  • Мацунага Т., Хигаши Ю., Цудзимура Н.Доставка лекарств с помощью магнитолипосом, содержащих бактериальные магнитные частицы. Cell Eng. 1997; 2: 7–11. [Google Scholar]
  • Джордан А., Шольц Р., Вуст П., Фалинг Х., Краузе Дж., Влодарчик В., Сандер Б., Фогл Т., Феликс Р. Влияние гипертермии магнитной жидкости (MFH) на карциному молочной железы C3H in vivo. Int J Hyperthermia. 1997; 13: 587–605. [PubMed] [Google Scholar]
  • Сафарик И., Сафарикова М. Использование магнитных методов для изоляции клеток. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1999; 722: 33–53.[PubMed] [Google Scholar]
  • Сафарик И., Сафарикова М. Выделение клеток: магнитные методы. В: Wilson ID, Adlard TR, Poole CF, Cool M, редактор. В энциклопедии сепарационной науки. Лондон: Academic Press; 2000. С. 2260–2267. [Google Scholar]
  • Билкенрот У., Тауберт Х., Риман Д., Ребманн У., Хейнеманн Х., Мей А. Обнаружение и обогащение диссеминированных клеток почечной карциномы из периферической крови путем иммуномагнитного разделения клеток. Int J Cancer. 2001. 92: 577–82. [PubMed] [Google Scholar]
  • Luxembourg AT, Borrow P, Teyton L, Brunmark AB, Peterson PA, Jackson MR.Биомагнитная изоляция антиген-специфических CD8 + Т-клеток, используемых в иммунотерапии. Nat Biotechnol. 1998. 16: 281–285. [PubMed] [Google Scholar]
  • Като К., Радбрух А. Выделение и характеристика CD34 + гемопоэтических стволовых клеток из периферической крови человека с помощью высокоградиентной магнитной сортировки клеток. Цитометрия. 1993; 14: 384–92. [PubMed] [Google Scholar]
  • Шоге К., Мишима Х.К., Мукаи С., Шинья М., Исихара К., Канно М., Саса М. Культура клеток ганглиев сетчатки крыс, обогащенная магнитным сортировщиком клеток.Neurosci Lett. 1999; 259: 111–114. [PubMed] [Google Scholar]
  • Сафарик И., Сафарикова М., Форсайт SJ. Применение магнитной сепарации в прикладной микробиологии. J Appl Bacteriol. 1995. 78: 575–585. [PubMed] [Google Scholar]
  • Темесвари Л., Родригес-Пэрис Дж., Буш Дж., Штек Т.Л., Карделли Дж. Характеристика белков лизосомальной мембраны Dictyostelium discoideum : сложная популяция кислых интегральных мембранных гликопротеинов, связывание GTP Rab белки и субъединицы вакуолярной АТФазы.J Biol Chem. 1994; 269: 25719–25727. [PubMed] [Google Scholar]
  • Накамура Н., Берджесс Дж. Г., Ягиуда К., Кудо С., Сакагути Т., Мацунага Т. Обнаружение и удаление Escherichia coli с использованием конъюгированных с флуоресцеином изотиоцианатом моноклональных антител, иммобилизованных на бактериальных магнитных частицах. Anal Chem. 1993; 65: 2036–2039. [PubMed] [Google Scholar]
  • Matsunaga T, Kawasaki M, Yu X, Tsujimura N, Nakamura N. Иммуноферментный анализ хемилюминесценции с использованием бактериальных магнитных частиц.Anal Chem. 1996; 68: 3551–3554. [PubMed] [Google Scholar]
  • Язданхах С.П., Хелленманн А.Л., Роннинген К., Олсен Э. Быстрое и чувствительное обнаружение видов Staphylococcus в молоке с помощью ELISA на основе монодисперсных магнитных частиц. Vet Microbiol. 1998. 62: 17–26. [PubMed] [Google Scholar]

Магнетизм в медицине — NASA / ADS

Аннотация

На протяжении веков врачи, ученые и другие ученые постулировали важную роль магнетизма в медицине как причины болезней или метода лечения.Хотя существует прямая роль в удалении магнитных инородных тел, большинство предложенных магнитных приложений были спорными и часто приписывались обычными практикующими специалистами мошенничеству, шарлатанству или самообману. Расчеты показывают, что многие из предложенных методов воздействия, например, вызванное полем выравнивание молекул воды или изменение кровотока, имеют незначительную величину. Тем не менее, даже в настоящее время использование небольших поверхностных магнитов (магнитотерапия) для лечения артрита и подобных заболеваний является широко распространенной формой народной медицины и, как говорят, требует продаж примерно на один миллиард долларов в год.Другое медицинское применение магнетизма, связанное с Месмером и другими (в конечном итоге известное как животный магнетизм), было дискредитировано, но имело культурно значимую роль в развитии гипноза и в качестве одного из источников современной психотерапии. За последние два десятилетия, в отличие от предыдущих применений магнетизма в медицине, магнитно-резонансная томография или МРТ прочно утвердилась в качестве инструмента клинической диагностики. МРТ позволяет неинвазивно изучать тонкие биологические процессы в интактных, живых организмах, и с момента его клинического внедрения в начале 1980-х годов было проведено около 150 000 000 диагностических исследований.Резко быстрое и повсеместное признание МРТ стало возможным благодаря научным и инженерным достижениям, включая ядерный магнитный резонанс, компьютерные технологии и сверхпроводящие магниты размером с все тело, с высоким полем, — в десятилетия после Второй мировой войны. Хотя в настоящее время они используются гораздо реже, чем МРТ, в настоящее время исследуются дополнительные приложения, включая стимуляцию нервов и мышц импульсными магнитными полями, использование магнитных сил для направления хирургических инструментов и визуализацию с использованием слабых магнитных полей, генерируемых мозговой и сердечной деятельностью.

Магнитное поле

— WikiLectures

послать

Спасибо за ваши Коментарии.

Спасибо за просмотр этой статьи.

Ваш отзыв не был вставлен (допускается один отзыв на статью в день)!

Эту статью проверил педагог

Статья была проверена педагогом, но впоследствии изменена.

СТАТЬЯ ИМЕЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ПОВТОРЕНИЕ — МОЖНО ЛЕГКО УКРАЧИВАТЬ

Введение

Магнитное поле — это магнитное действие электрического тока или магнитного материала.Магнитный эффект вещества — это сила, действующая на движущийся электрический заряд и магнитные диполи. Электрический ток — это движение заряженных частиц. Магнитные материалы или постоянные магниты — это объекты, которые создают свои собственные постоянные магнитные поля и состоят из ферромагнитных материалов, таких как намагниченные железо и никель. У постоянных магнитов есть как северный, так и южный полюс. Магнитное поле в любой точке вокруг электрического тока или магнитного материала определяется как направлением, так и величиной.Следовательно, это векторная величина. Тесла (Тл) — единица измерения силы магнитного поля. Магнитное поле представлено линиями магнитного поля, которые показывают направление поля в разных точках. стержневой магнит, считается, что силовые линии магнитного поля направлены от Северного полюса к Южному полюсу магнита.

Значение магнитных полей в медицине

Магниты используются в самых разных областях медицины.Человеческое тело и Земля, на которой мы живем, естественным образом создают магнитные поля. Искусственно созданные магнитные поля, такие как радиоволны и микроволны, присутствуют в окружающей среде, в которой мы живем. Наиболее важно, что магнитные поля используются в медицинской визуализации в радиологии. Резонансная томография (МРТ) — это медицинский метод визуализации, используемый в радиологии для визуализации анатомии и физиологических процессов организма как при здоровье, так и при болезни.Эти инструменты используют магнитные поля для формирования изображений тела. МРТ используется в нейровизуализации, сердечно-сосудистой визуализации, скелетно-мышечной визуализации, визуализации печени и желудочно-кишечного тракта, а также в онкологии для диагностики, определения стадии и последующего наблюдения за другими опухолями. Он использует сканер магнитного поля для обнаружения положительно заряженных ионов воды по всему человеческому телу. Полученные рентгенограммы демонстрируют резкие контрасты между различными мягкими тканями по всему телу, что сделало его предпочтительным радиологическим методом для неврологической визуализации и визуализации опорно-двигательного аппарата.Магнитно-резонансная микроскопия (MRM) — это магнитно-резонансная томография на микроскопическом уровне. Магнитно-резонансная эластография (MRE) — еще одно применение магнитных полей в медицине.

Существует также псевдонаучная практика альтернативной медицины, использующая статические магнитные поля, называемые магнитной терапией, которая использует магнитные поля для лечения таких заболеваний, как проблемы с суставами, боль, депрессия, рак, перенапряжение мышц, травмы мышц или связок и мигрени. Он также используется в магнитотерапии для детоксикации за счет привлечения положительных зарядов различных токсинов, создаваемых иммунной системой организма при борьбе с инфекцией.Увеличенный кровоток будет направлять токсины в печень для быстрой детоксикации и, в конечном итоге, выведения из организма через почки.

Преимущества использования магнитных полей в медицине

  • Считается, что магнитотерапия не имеет отрицательных побочных эффектов или осложнений, когда она сочетается с традиционным лечением.
  • Магнитно-резонансная томография, поскольку она не подвергает тело действию ионизирующего излучения, широко используется в больницах для медицинской диагностики.
  • Безболезненно.

Недостатки магнитных полей в медицине

  • Аппарат МРТ создает очень сильное магнитное поле, которое может оказывать очень мощное воздействие на любой металлический объект, находящийся в теле, например, кардиостимулятор, медицинские насосы, зажимы для аневризмы и кохлеарные имплантаты.
  • Поскольку аппарат МРТ представляет собой очень ограниченное пространство, использование аппарата пациента с клаустрофобией может быть проблематичным.
  • Поскольку используемая технология является относительно новой, нет никаких известных долгосрочных побочных эффектов магнитных полей в организме человека.
  • Это может привести к очень дорогим счетам за медицинские услуги.

Текущее состояние

Поскольку новое поколение все чаще предпочитает альтернативную медицину, методы лечения, такие как магнитная терапия, становятся широко популярными во всем мире. Считается, что около 25000 аппаратов МРТ работают по всему миру, обеспечивая столь необходимые изображения внутренних тканей для правильного диагностика и лечение.

Меры предосторожности

Как упоминалось ранее, поскольку аппарат МРТ использует очень мощные магнитные поля, пациентам рекомендуется вынуть все металлические устройства из своего тела.

Например: наручные часы, украшения и т. Д.

Большинство медицинских имплантатов, производимых в наше время, совместимы с МРТ. Поэтому необходимо поговорить со своим радиологом / врачом о природе вашего медицинского имплантата и о том, безопасно ли использовать аппарат МРТ. Пациентам необходимо спокойно лечь для получения четких изображений. Поэтому иногда седативные препараты назначают маленьким детям и взрослым, которые испытывают сильную боль и которым трудно оставаться в одном положении во время сканирования.Поэтому важно сообщить своему врачу / радиологу о возможной аллергии на седативные средства.

Заключение

С развитием физики и пониманием магнитных волн и их свойств исследуются новые методы визуализации, которые являются более точными и ясными, помогая медицинским работникам правильно диагностировать заболевание. Четкая визуализация важна для правильной диагностики, и прогресс в области визуализации может привести к ранней диагностике и лечению рака, опухолей и многих других заболеваний, что может спасти миллионы жизней во всем мире.

Список литературы

http://www.webmd.com/pain-management/tc/mintage-field-therapy-topic-overview

1995-2015 Healthwise, Incorporated. Healthwise, Healthwise для каждого решения в отношении здоровья и логотип Healthwise являются товарными знаками Healthwise, Incorporated.

http://www.nps.org.au/medical-tests/medical-imaging/for-individuals/types-of-imaging/mri-mintage-resonance-imaging/for-individuals/risks-and-benefits

2015 National Prescribing Service Limited торгуется как NPS MedicineWise.Предоставление независимой, основанной на фактах информации для Австралийской столичной территории (ACT), Нового Южного Уэльса, Северной территории, Квинсленда, Южной Австралии, Тасмании, Виктории и Западной Австралии.

https://en.wikipedia.org/wiki/M Magnetic_field#M Magnetic_field_shape_descriptions

Википедия-Бесплатная энциклопедия

Терапевтическое применение статических магнитных полей

  • Adey, W. R. (1993). Электромагнитная технология и будущее биоэлектромагнетизма.В М. Бланке (ред.), Электричество и магнетизм в биологии и медицине (стр. 101–108). NY: Plenum Press.

    Google ученый

  • Адей У. Р. (2004). Потенциальное терапевтическое применение нетепловых электромагнитных полей: ансамблевая организация клеток в ткани как фактор определения биологического поля. В книге П. Дж. Рош и М. С. Маркова (ред.), Биоэлектромагнитная медицина (стр. 1–12). Нью-Йорк: Марсель Деккер.

    Google ученый

  • Айрапетян С., Марков М. (ред.), (2006). Биоэлектромагнетизм: современные концепции. Штутгарт: Springer.

    Google ученый

  • Барнс Ф. и Гринбаум Б. (ред.), (2006). Справочник по биологическим эффектам электромагнитных полей. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

    Google ученый

  • Бассет, К.А. Л. (1989). Фундаментальные и практические аспекты терапевтического использования импульсных электромагнитных полей (ИЭМП). Критический обзор биомедицинской инженерии, 17 , 451–529.

    CAS Google ученый

  • Бассет, К. А. Л. (1992). Биоэлектромагнетизм на службе медицины. Биоэлектромагнетизм, 13 , 7–18.

    Артикул CAS Google ученый

  • Бассет, К.А. Л. (1994). Терапевтическое использование электрического и магнитного полей в ортопедии. В Д. Карпентер и С. Айрапетян (ред.), Биологические эффекты электрических и магнитных полей (стр. 13–18). Сан-Диего: Academic Press.

    Google ученый

  • Клири, С. Ф. (1994). Биофизические аспекты воздействия электромагнитного поля на клетки млекопитающих. В A. Frey (Eds.), О природе взаимодействия электромагнитного поля с биологическими системами (стр.№28–42). Остин, Техас: R.G.Landes Co.

    Google ученый

  • Колберт А., Вахбе Х., Коннелли Э., Марков М. и др. (2007). Терапия статическим магнитным полем: критический обзор параметров лечения. Доказательная дополнительная и альтернативная медицина (в печати).

  • Детлавс И. (1987). Электромагнитная терапия при травмах и заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Рижский РМИ, п. 198.

  • Гилберт, В.(1600). DE MAGNETE. (Написано на латыни, переведено и опубликовано Dover Publication, 1991, стр. 368).

  • Джерабек, Дж. (1994). Обзор текущих исследований в области магнитотерапии. In Coghill R Труды первого всемирного конгресса по магнитотерапии , Нижняя Гонка, Понтипул: 5–78.

  • Костаракис, П. и Марков, М. (2005). (Ред.), Эколог, специальный выпуск 25 выпусков 2–4.

  • Лоуренс, Р., Рош, П. Дж., И Плауден, Дж.(1998). Магнитотерапия. Альтернатива обезболивающего. Rocklin CA: Prima Publishing, стр. 241.

    Google ученый

  • Марков М.С. (1987). Биофизические аспекты применения электромагнитных полей в ортопедии и травматологии. В I. Детлав (ред.), Электромагнитная терапия при травмах и заболеваниях опорно-двигательного аппарата (стр. 76–86). Зинатие: Рига.

    Google ученый

  • Марков М.(1994). Биологические эффекты чрезвычайно низкочастотных магнитных полей. В С. Уэно (ред.), Биомагнитная стимуляция (стр. 91–103). Нью-Йорк: Пленум Пресс.

    Google ученый

  • Марков М.С. (2004). Модификация фосфорилирования легкой цепи миозина в зависимости от магнитных полей I. Теоретические основы –– Электромагнитная биология и медицина 23 , 55–74.

    Артикул CAS Google ученый

  • Марков, М.С. (2004). Модификация фосфорилирования легкой цепи миозина в зависимости от магнитных полей II. Экспериментальная электромагнитная биология и медицина 23 , 125–140.

    CAS Google ученый

  • Марков М.С. (2004). Терапия магнитным и электромагнитным полем: основные принципы применения для обезболивания. В книге П. Дж. Рош и М. С. Маркова (ред.), Биоэлектромагнитная медицина (стр. 251–264). Нью-Йорк: Марсель Деккер.

    Google ученый

  • Марков, М.С., и Пилла, А.А. (1995). Стимуляция мягких тканей электромагнитным полем. Раны, 7 , 143–151.

    Google ученый

  • Марков М.С., Тодоров Н.Г. (1984). Стимуляция некоторых физиологических свойств электромагнитным полем. Studia Biophysica, 99 , 151–156.

    CAS Google ученый

  • Марков М.С., Тодоров С.И., Ратчева М.Р. (1975). Биомагнитные эффекты действия постоянного магнитного поля на воду и физиологическую активность. В К. Йенсен и Ю. Ю. Василева (ред.). Физические основы передачи биологической информации (стр. 441–445). Н.Я .: Пленум Пресс.

    Google ученый

  • Маклин, М. Дж., Холкомб, Р. Р., Вамил, А. У., Пикетт, Дж. Д., и Кавопол, А. В.. (1995). Блокада потенциалов действия сенсорных нейронов статическим магнитным полем в диапазоне 10 мТл. Биоэлектромагнетизм, 16 , 20–32.

    Артикул CAS Google ученый

  • Моррис, К., и Скалак, Т. (2005). Статические магнитные поля изменяют тонус артериол in␣vivo. Биоэлектромагнетизм, 26, , 1–9.

    Артикул Google ученый

  • Окубо, К., и Сюй, С. (1997). Острое воздействие статических магнитных полей на кожную микроциркуляцию у кроликов. In Vivo, 11, , 221–225.

    CAS Google ученый

  • Окано Х. и Окубо К. (2001). Модулирующие эффекты статических магнитных полей на артериальное давление у кроликов. Bioelectromagnetics, 22 , 408–418.

    Артикул CAS Google ученый

  • Окано, Х., и Окубо, К. (2003a). Антипрессорные эффекты воздействия статического магнитного поля на все тело на фармакологически индуцированную гипертензию у кроликов в сознании. Биоэлектромагнетизм, 24, , 139–147.

    Артикул Google ученый

  • Окано, Х., Масуда, Х., и Окубо, К. (2005a). Влияние статического магнитного поля 25 мТл на кровяное давление у крыс линии Wistar-Kyoto, индуцированных резерпином. Биоэлектромагнетизм, 26, , 36–48.

    Артикул Google ученый

  • Пилла А.А. и Марков М.С. (1994).Биоэффекты слабого электромагнитного поля. Обзор гигиены окружающей среды, 10 , 155–169.

    CAS Google ученый

  • Рош П. Дж. И Марков М. С. (2004). (Ред.) Биоэлектромагнитная медицина, Марсель Деккер, стр. 850.

  • Шупак Н. (2003). Терапевтическое использование воздействия импульсного магнитного поля: обзор. Radio Science Bulletin #, 307 , 9–32.

    Google ученый

  • Сискен, Б.Ф. и Уокер Дж. (1995). Терапевтические аспекты использования электромагнитных полей для заживления мягких тканей. In Blank, M. (Ed.) Электромагнитные поля: биологические взаимодействия и механизмы, достижения в химии v.250 (стр. 277–286). Вашингтон.

  • Тодоров Н. (1982). Магнитотерапия, София: Издательство «Медицина и физкультура», стр. 106.

  • Зуков Б.Н. и Лазарович В.Г. (1989). Магнитотерапия в ангиологии. Здоровье: Киев, с. 111.

    Google ученый

  • Последние достижения магнитных наночастиц в медицине

    С развитием нанотехнологий и молекулярной биологии наночастицы стали широко изучаться и применяться в биомедицине.В частности, обладающие уникальными магнитными свойствами, направленностью и биосовместимостью, магнитные наночастицы стали одной из горячих точек исследований в области наномедицины. Здесь мы обобщили последние достижения магнитных наночастиц в медицине, включая свойства, функцию носителя, МРТ и магнитно-индуктивную гипертермию магнитных наночастиц опухоли.

    1. Введение

    Постоянное развитие медицины сделало раннюю диагностику и точное лечение направлением ее развития.Нанотехнологии предоставили новую платформу для развития медицины. Благодаря уникальным свойствам наноматериалы широко изучаются и применяются в медицине [1]. Как один из видов наноматериалов, магнитные наночастицы обладают не только общими характеристиками наночастиц, но и магнитными свойствами. После поверхностной модификации магнитные наночастицы могут обладать превосходной биосовместимостью, которая подходит для медицинского применения. Например, магнитные наночастицы с модифицированной поверхностью могут использоваться в качестве векторов, позволяющих направленную транспортировку лекарств или генов под действием магнитного поля для реализации таргетной терапии [2].Более того, под действием приложенного магнитного поля магнитные наночастицы обладают уникальной магнитной чувствительностью, которая, таким образом, может быть применена в МРТ [3]. Кроме того, магнитокалорический эффект магнитных наночастиц также предоставил новые средства для лечения опухолей [4]. В целом, применение магнитных наночастиц будет способствовать дальнейшему развитию области медицины.

    2. Категория и свойства магнитных наночастиц

    В настоящее время магнитные наночастицы (НЧ) в основном включают НЧ металлов, НЧ оксидов металлов и НЧ металлических сплавов.Обычными НЧ являются золото [5], серебро [6], железо, кобальт и никель. НЧ оксидов металлов в основном включают оксиды железа ( γ -Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 ) и ферриты (CoFe 2 O 4 и Mn 0,6 Zn 0,4 Fe 2 O 4 ), а НЧ металлических сплавов покрывают FeCo, FePt и т. Д. Из них оксид металла Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 магнитные наночастицы являются наиболее широко используемыми магнитными наночастицами [7], которые можно легко приготовить и легко контролировать по размеру и форме [8 ].Некоторые металлические элементы, такие как марганец (Mn) и Zn (Zn), могут быть добавлены в наноразмерную структуру оксида железа для получения различных наночастиц феррита (Mn 3 Zn 7 Fe 2 O 4 , Mn 0,6 Zn 0,4 Fe 2 O 4 и т. Д.). Эти наночастицы феррита обладают более сильным магнетизмом и более высокой скоростью релаксации, что способствует их применению для магнитно-резонансной томографии (МРТ).

    Магнитные НЧ обладают следующими свойствами.Во-первых, материалы с магнитными нанометрами невирулентны и неиммуногенны. Во-вторых, магнитные НЧ обладают поверхностным эффектом. В частности, они имеют большую удельную поверхность, которая хорошо подходит для переноса большого количества фрагментов ДНК, лекарств и модифицированных соединений. После модификации их можно использовать как векторные. В-третьих, большинство модифицированных магнитных НЧ обладают отличной биосовместимостью. В-четвертых, некоторые магнитные НЧ обладают суперпарамагнетизмом.

    Общие магнитные материалы представляют собой мультимагнитную доменную структуру.Когда размер магнитных материалов уменьшается до наномасштаба, они имеют единую магнитную доменную структуру, и их магнетизм превращается в парамагнетизм [9]. Парамагнитные материалы во внешнем магнитном поле макроскопически немагнитны, показывая очень слабые магнитные свойства. Когда размер магнитного материала меньше критического размера (обычно 20 нм), магнитный спин магнитных наноматериалов будет неупорядоченным и суперпарамагнитным, который будет быстро намагничиваться под действием переменного магнитного поля и может двигаться в направленном направлении. способ с магнитным полем.Но как только магнитное поле удалено, намагниченность становится нулевой, то есть магнетизм не проявляется, когда нет внешнего магнитного поля [10]. Магнитная восприимчивость суперпарамагнетизма в присутствии внешнего магнитного поля намного выше, чем у обычных парамагнитных материалов. В-пятых, магнитные НЧ могут быть использованы для термотерапии опухолей, поскольку они могут создавать тепловой эффект под действием переменного магнитного поля (ПМП). В-шестых, магнитные НЧ можно использовать для магнитной сепарации [11].Например, они могут служить векторами для связывания биомолекул, а затем отделяться от биомолекул в целевой области под действием магнитного поля и, таким образом, использоваться для таргетной терапии или диагностики. Поскольку большая часть PH за пределами опухолевых клеток обычно низкая, большинство слабых щелочных препаратов с трудом проникают в клетки, проявляя лекарственную устойчивость. Чтобы преодолеть такое сопротивление, исследователи тщательно изучили получение и модификацию множества НЧ. Поскольку НЧ суперпарамагнитного оксида железа (СПИО) изучаются наиболее широко, НЧ Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 широко применяются в диагностике и лечении всех видов опухолей.НЧ оксида железа обладают многими преимуществами, такими как превосходная биоразлагаемость, низкая цитотоксичность, способность модифицироваться множеством веществ, способность связываться с множеством целевых лигандов или антител, а также простота приготовления и проникновения в клетки посредством эндоцитоза. Их использовали в МРТ и термотерапии опухолей [7].

    3. Модификация магнитных наночастиц

    В результате поверхностного и межфазного влияния наноструктуры открытые магнитные наночастицы чрезвычайно нестабильны по своей структуре и склонны к агрегации.После попадания в организм человека магнитные НЧ поглощаются белками организма и фагоцитируются эндотелиальной системой сосудов. Таким образом, они не могут применяться в биомедицине. Было подтверждено, что модификация поверхности может лучше стабилизировать наноструктуру и улучшить функционализацию поверхности наночастиц. Например, будучи покрытыми активным материалом с гидроксилом и карбоксилом, наночастицы могут связывать фрагменты ДНК, лекарства и белки, тем самым выполняя функцию транспортировки и направленной терапии.В настоящее время доступны многочисленные соединения с модифицированной поверхностью, включая полиэтиленгликоль (PEG), полиэтиленимин (PEI), фолиевую кислоту (FA), липосомы, благородные металлы и неорганические материалы (Таблица 1).


    Модифицированные соединения Преимущества Применения

    ПЭГ [12] повышенная растворимость в воде, повышенная растворимость в крови, повышенная растворимость РЭС МРТ, диагностика и лечение опухолей
    PEI Хорошая биосовместимость Гены и лекарственные векторы
    Поливиниловый спирт (PVA) Повышенная стабильность и уменьшенная агрегация частиц МРТ, векторы
    Глюкан Превосходная стабильность и увеличенное время циркуляции in vivo Лекарственные векторы
    Хитозан [13] Хорошая стабильность и биосовместимость Вектор, термотерапия
    Хорошая биосовместимость

    9 Липосома 903

    Лечение опухоли мент, термотерапия и МРТ
    FA [15] Хорошая биосовместимость, необходимый низкомолекулярный витамин для человеческого организма Целевые рецепторы, диагностика и лечение опухолей (рак груди, рак шейки матки и рак яичников)
    Золото [16, 17] Биосовместимость может обеспечить оптические свойства и магнетизм для биологических применений Диагностика опухолей и МРТ

    Поверхностная модификация может повысить биосовместимость, биосовместимость и стабильность НП; таким образом, они могут служить векторами для доставки лекарств, переноса генов, МРТ и термотерапии.Некоторые соединения с модифицированной поверхностью, такие как PEG и карбоксилированный полиэтиленимин (PEI-COOH), обладают хорошей растворимостью в воде для магнитных НЧ, что приводит к хорошему применению в МРТ или других медицинских диагностических и лечебных целях [18, 19]. Как один из немногих полимеров, которые можно использовать для инъекции in vivo , ПЭГ обладает хорошей растворимостью в воде, биосовместимостью и нетоксичностью. Он может связываться с поверхностью НЧ за счет реактивности концевых групп и, таким образом, может связываться с фрагментами ДНК, лекарствами и другими биологическими фрагментами, увеличивая время циркуляции крови [20, 21].PEG-модифицированные ферритные НЧ могут проникать в клетки посредством фагоцитоза, который может подавлять высвобождение ионов железа, когда он расщепляется в лизосомах, уменьшая связывание иона железа с каталазой, чтобы уменьшить разрушение клеток [22]. PEI представляет собой катионный полимер, который может нести фрагменты генов и лекарства, таким образом осуществляя перенос лекарства или гена. Танг и др. . использовал PEI для модификации феррита Mn Zn и связывания его с плазмидной ДНК. Электрофорез в агарозном геле (AGE) подтвердил надежное связывание PEI / Mn 0,5 Zn 0.5 Fe 2 O 4 / ДНК [23]. В приложенном магнитном поле модифицированные PEI магнитные наночастицы заметно улучшили эффективность трансфекции генов [24]. Кроме того, магнитные НЧ, получающие специфическую модификацию поверхности, могут специфически связываться с клеткой-мишенью, таким образом, служа вектором для контрастной среды МРТ или нанозонда для ранней диагностики опухоли. НЧ инертных металлов также привлекли большое внимание. С одной стороны, золотое нанопокрытие может связываться с сульфгидрилсодержащим лигандом, который может использоваться в качестве векторов биомолекул.С другой стороны, поверхность с золотым покрытием может улучшить ее оптические свойства и, таким образом, может использоваться для отслеживания наночастиц. Магнитные наночастицы, покрывающие метакрилат (PDEA-), могут противостоять деградации ДНКазы I в переносимый ген во время генной трансфекции клеточного гепатита G2, тем самым повышая эффективность трансфекции генов [25].

    4. Применение магнитных НЧ в МРТ

    В последние годы заболеваемость опухолями растет, и ранняя диагностика опухолей имеет жизненно важное значение. МРТ — один из распространенных методов диагностики опухолей.С развитием нанотехнологий нанометровые материалы постепенно стали применяться для диагностики и лечения опухолей. В частности, сочетание нанотехнологий с МРТ для обнаружения опухоли дало удовлетворительные результаты. В МРТ магнитные НЧ показали уникальную чувствительность к магнитному полю в присутствии приложенного магнитного поля. Они могут изменять время релаксации T1 или T2 МРТ, что может значительно повысить диагностическую эффективность МРТ [26]. Однако водорастворимость магнитных НЧ должна быть улучшена для сохранения их магнитных свойств, чтобы их можно было широко применять в клинике [27].Исследования показали, что модифицированные ПЭГ НЧ обладают превосходной растворимостью в воде и биосовместимостью, что может увеличить время циркуляции крови и усилить эффект МРТ [28].

    Применение нанозонда в МРТ — одна из горячих точек исследований в области молекулярной визуализации. После того, как НЧ, связанные с лигандами или антителами, попадают в организм человека, они могут связываться со специфическими рецепторами или антителами опухолевых клеток и, таким образом, фагоцитироваться опухолевыми клетками или связываться с поверхностью опухолевых клеток, что приводит к агрегации НЧ в опухолевых тканях.В таких условиях магнитные наноматериалы будут генерировать магнетизм под действием приложенного магнитного поля, что позволяет раннюю диагностику и обнаружение небольших повреждений с помощью МРТ. МРТ-исследование магнитных ферритовых наночастиц, покрытых карбоксилированным ПЭГ, предполагает, что время поперечной релаксации МР T2 уменьшилось с увеличением концентрации наночастиц, в то время как сигналы на MR T2-взвешенном изображении усилились [29].

    Хитозан (CS), модификация поверхности катионного полимера, также может обеспечивать отличную растворимость в воде и стабильность магнитных НЧ.Модификация лактобионовой кислоты (LA) позволяет им связываться с рецептором поверхности печеночных клеток, тем самым подвергаясь фагоцитозу печеночными клетками. После того, как суперпарамагнитные НЧ оксида железа (CS-LA @ SPION), модифицированные CS и LA вместе, были введены голым мышам, МРТ показала заметно заниженное Т2-взвешенное изображение в печени в течение 1 часа после этого, что указывает на то, что они могут использоваться в качестве нацеленных на печень. Контрастное вещество для МРТ [30]]. Применение PEG для модификации НЧ Fe 3 O 4 с последующим их связыванием с бутотоксином с хлоридным каналом (CTX), Sun et al. . подготовили нанозонд глиомы. На МРТ было показано, что такой нанозонд может эффективно связываться с клетками глиомы [31]. Другое исследование показало, что нанозонд NP-PEG-CTX-Cy5.5, полученный с использованием НЧ Fe 3 O 4 в качестве ядра и последующего покрытия ядра PEG, впоследствии связывающего его с молекулами флуоресценции Cy5.5 и CTX, не может может использоваться только для МРТ глиомы, но также может быть обнаружен с помощью флуоресцентной микроскопии [32]. Anbarasu et al. метили покрытые ПЭГ Fe 3 O 4 NP моноклональным антителом и затем помещали его в мышиную модель рака толстой кишки.Они успешно провели прицельную локализацию с помощью МРТ [33]. Кроме того, добавление металлических элементов, таких как Mn и Zn, в структуру феррита нанометрового размера может изменить свойства наночастиц [33], увеличивая магнетизм наночастиц (таких как Mn 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 и Mn 0,6 Zn 0,4 Fe 2 O 4 ), увеличивая время поперечной релаксации ферритовых НП, увеличивая контраст изображения T2 MRI, затемняя T2-взвешенное изображение, и, таким образом, его можно лучше применять в МРТ [34].

    Стволовая клетка привлекла к себе большое внимание в исследованиях в области биомедицины благодаря своей превосходной пролиферативной способности и потенциалу дифференцировки. Таким образом, требуется эффективное, нетоксичное и стабильное мечение клеток, чтобы лучше исследовать механизм лечения стволовых клеток и контролировать дифференцировку и миграцию стволовых клеток. В настоящее время существует два метода мечения стволовых клеток с использованием суперпарамагнитных НЧ. Один из них — мечение клеточной поверхности, а другой — внутриклеточное мечение.Было обнаружено, что мечение клеточной поверхности, вероятно, устраняется ретикулоэндотелиальной системой (RES). Для сравнения, внутриклеточная маркировка предъявляет определенные требования к концентрации НЧ. Его эффективная безопасная концентрация составляла 20-25 мг / л [35]. В эксперименте на мышах с глиомой после того, как суперпарамагнитные меченные NP стволовые клетки были введены мыши, миграция меченых стволовых клеток могла наблюдаться у мышей при МРТ в течение 10 дней после инъекции. Кроме того, клетки, введенные в опухолевую ткань, гистологически идентифицировали как суперпарамагнитные стволовые клетки, меченные NP.Функция и активность этих клеток не затрагиваются, что позволяет предположить, что суперпарамагнитные НЧ могут быть использованы для мечения стволовых клеток [36].

    В настоящее время большинство исследований по таргетной терапии опухолей основано на одной точке. Но терапевтический эффект от большинства таргетных терапий, основанных на одной точке, оставляет желать лучшего. Таким образом, остается проблемой исследование и разработка многоцелевой терапии опухолевых клеток с целью дальнейшего повышения эффективности такой терапии в отношении опухоли. Как мы все знаем, опухолевая ткань связана с обильным ангиогенезом.Следовательно, комбинированное применение направленной термотерапии магнитной индукцией, нацеленной на опухолевые клетки и эндотелиальные клетки опухолевой сосудистой гиперплазии, может способствовать повышению эффективности. Кроме того, некоторые гены сверхэкспрессируются во множественных опухолях. Например, CD44 чрезмерно экспрессируется в опухолях репродуктивной системы, пищеварительной системы и дыхательной системы. Если будет разработан общий целевой молекулярный зонд, можно будет значительно ускорить развитие исследований в области диагностики молекулярной визуализации опухолей.Тем не менее, из-за мутагенности опухолевой клетки до разработки общего зонда, нацеленного на ген, еще предстоит пройти долгий путь.

    5. Исследование магнитных НЧ как векторов

    Генная терапия — это лечение путем переноса экзогенного гена или фрагмента гена в целевой ген пациента [37]. Это еще одно новое лечение опухоли после традиционной хирургии, лучевой терапии и химиотерапии [38]. Но метод переноса генов, обеспечивающий безопасность, эффективность и управляемость, является ключевым для генной терапии [39].ДНК крайне нестабильна внутри и вне клетки и, вероятно, расщепляется нуклеотидазой. Стабильный перенос экзогенного гена в клетку-мишень для генной терапии зависит от системы переноса генов [40], и стабильный и эффективный генный вектор важен для генной терапии [41].

    Генные векторы можно разделить на два типа: вирусные и невирусные векторы. Векторы вирусных генов, такие как аденовирус, вирус простого герпеса и вирус оспы [42], могут переносить целевой ген в клетку вирусным вектором для экспрессии гена [43].Вирусный вектор связан с высокой эффективностью трансфекции. Однако у него есть недостатки иммунного ответа, ограниченное количество генов, переносимых вирусом, неизбежная случайная вставка вирусного вектора в хромосому хозяина во время переноса генов и высокие затраты [44]. В Европе в клиниках применялась одна генная терапия с использованием вирусного вектора, но затраты на ее лечение достигают 1 миллиона долларов [45]. Все эти неблагоприятные факторы ограничивают широкое применение вирусного вектора. Поэтому исследования невирусных генных векторов привлекли широкое внимание.

    Общие невирусные генные векторы включают катионные липосомы, катионный полимер и НЧ. Липосома и полимер — два широко применяемых генных вектора. Структура и размер связывания катионных липосом с ДНК связаны с эффективностью ее трансфекции [46]. Большинство невирусных генных векторов имеют низкую эффективность трансфекции, что не позволяет нацеливать их. PEI представляет собой обычную катионную липосому, и ее положительный заряд может поглощать ДНК, образуя таким образом структуру, подобную ядру-оболочке, которая может поддерживать стабильность ДНК.

    Наноносители привлекают все большее внимание с развитием нанотехнологий. НЧ можно легко модифицировать, они обладают отличной биосовместимостью и слабым иммунным ответом. Они могут проникать в ткань после связывания с родственными лигандами или антителами, связываясь, таким образом, со специфическими рецепторами или специфическими антигенами клеточной поверхности. Альтернативно, они могут быть фагоцитированы клеткой-мишенью и, таким образом, проникать в клетку для осуществления переноса ДНК. Исследования показали, что некоторые специально модифицированные наноносители обладают высокой эффективностью переноса генов [47].Магнитные НЧ могут совершать направленное движение под действием AMF, тем самым повышая эффективность передачи. Более того, магнитные НЧ можно использовать в качестве векторов для связывания с биомолекулами посредством магнитной сепарации. Эти биомолекулы могут отделяться от векторов под действием приложенного магнитного поля, что способствует достижению цели таргетной терапии.

    Было обнаружено, что магнитные НЧ доксорубицина (МНЧ ДОКС) могут значительно увеличивать поглощение ДОКС клетками глиомы в магнитном поле.Анализ МТТ показал, что уровень гибели опухолевых клеток после поглощения DOX MNP заметно выше, чем после поглощения только DOX [48]. НЧ Fe3O4 @ Alg-GA, синтезированные и модифицированные альгинатом натрия и D-галактозамином, могут усиливать их поглощение гепатомой человека. клетки под действием AMF. Более того, они могут производить эффект нагрева и убивать 95% клеток [49]. Исследование рака поджелудочной железы показало, что химиотерапевтический DOX может быстро переноситься и высвобождаться в раковых клетках поджелудочной железы с использованием НЧ суперпарамагнитного оксида железа (SPIO) в качестве векторов, контролируемых под электронным микроскопом, рентгеновскими лучами и оптическим микроскопом [50].Как мы все знаем, большинство химиотерапевтических средств не могут пройти через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Но новый способ введения был открыт в эксперименте на животных с опухолью головного мозга. Когда терапия, нацеленная на паклитаксел и куркумин, проводилась у мышей с глиомой с использованием магнитных НЧ DL-молочная кислота-гликолевая кислота (PLGA), химиотерапевтические препараты могли быстро передавать ГЭБ векторами [51]. В исследовании опухоли толстой кишки, ПЭГ применяли для модификации ядра надпарамагнитного феррита, а затем связывали с аминоконцевым фрагментом hATF рекомбинантного белка человека, образуя зонд-мишень hATF-SPIO диаметром около 30 нм.Было продемонстрировано, что зонд может специфически связываться с uPAR-экспрессирующими опухолевыми клетками in vitro и целенаправленно развиваться на животных моделях опухолей толстой кишки с умеренно экспрессируемым uPAR [52]. С развитием наносенсорной технологии вирусы гепатита в крови человека могут быть обнаружены количественно [53]. При количественном обнаружении онкомаркеров иммуносенсор имеет значительный потенциал для раннего обнаружения опухолей [54].

    Что касается токсичности магнитных НЧ, многие исследования демонстрируют, что большинство суперпарамагнитных НЧ обладают превосходной биосовместимостью.Но некоторые другие исследования показывают, что НЧ обладают токсичностью для нейронов и глиальных клеток, и эта токсичность связана с соединениями, модифицированными на поверхности магнитных НЧ [55].

    6. Термотерапия с использованием материалов с магнитным нанометром, направленная на опухоль

    Термотерапия — это метод уничтожения опухолевых клеток с помощью тепловой энергии при определенной температуре. Он может применяться отдельно, а также может использоваться в сочетании с другими методами лечения, такими как хирургия, лучевая терапия и химиотерапия, оказывая хороший синергетический эффект [56].Сообщается, что терапевтическая эффективность паклитаксела может увеличиваться в 10–100 раз при 43 ° C в течение 30 мин. Кроме того, убивающая способность химиотерапевтических препаратов с низкой цитотоксичностью при нормальной температуре может быть увеличена вдвое после нагревания [57]. Джордан и др. . [58] впервые применил магнитные НЧ в термотерапии опухолей и изобрел термотерапию магнитной жидкостью (MFH). Магнитная жидкость — это жидкий магнитный материал, который обладает магнитными свойствами, а также растворимостью в воде. Подходит для клинического применения.Под действием AMF ядро ​​наночастиц магнитной жидкости может преобразовывать магнитную энергию в тепловую энергию, которая может стабильно повышать температуру опухолевой ткани, таким образом подавляя рост опухоли или убивая опухолевые клетки или вызывая апоптоз опухолевых клеток [59–61].

    Обычно опухолевая ткань связана с быстрым ангиогенезом, что может привести к неполной структуре стенки капилляра, нарушению ветвей и искаженной структуре и хрупкости. С добавлением компрессии опухоли вышеперечисленные факторы могут привести к блокированию кровообращения.Более того, во время магнитной термотерапии опухоли рассеивание тепла в опухолевых клетках происходит медленно, что вместе с блокировкой кровообращения может вызвать местный анаэробный метаболизм. Следовательно, раковые клетки более чувствительны к теплу, чем нормальные клетки [62]. Термотерапия может убивать опухолевые клетки за счет уменьшения регенерации эндотелиальных клеток сосудов для разрушения структуры сосудов [63], снижения активности ферментной системы на мембране опухолевых клеток, разрушения митохондрий, что приводит к нарушению энергоснабжения [64], ингибирования активности ДНК-полимеразы и лигазы в опухоли. клетки, приводящие к нарушению синтеза ДНК и РНК и регулирующие экспрессию генов, связанных с апоптозом, индуцируют апоптоз клеток [65].Температура 42–45 ° C считается подходящей температурой для термотерапии опухоли, которая может убивать опухолевые клетки без повреждения нормальных тканей.

    Магнетизм магнитной жидкости зависит от магнитных частиц, среди которых Fe 3 O 4 является наиболее широко используемым материалом магнитной жидкости. Магнетизм наночастиц Fe 3 O 4 может быть усилен добавлением некоторых металлических элементов, таких как Mn и Zn, во время приготовления. Регулируя пропорцию Mn и Zn, термочувствительный Mn x Zn 1-x Fe 2 O 4 (феррит Mn Zn), изобретенный в Юго-Восточном университете, может преобразовывать магнитную энергию в тепловую энергию ниже Кюри. температура под действием AMF, тем самым повышая температуру.Но когда температура достигает температуры Кюри, он становится немагнитным материалом, прекращая поглощать магнитную энергию, тем самым снижая температуру. Таким образом, циклически температура всегда поддерживается около температуры Кюри [66]. Таким образом, такие НЧ феррита Mn Zn наделены способностью к саморегулированию температуры. Более того, НЧ феррита Mn Zn обладают многочисленными преимуществами во время магнитной термотерапии, такими как тепловой эффект наблюдателя, универсальность, высокая характеристическая скорость поглощения, постоянная температура и отличная биосовместимость.MFH может эффективно разрушать раковые клетки, не повреждая нормальные клетки. Он считается одним из самых многообещающих методов лечения рака. Исследование безопасности НЧ феррита Mn Zn показало, что скорость гемолиза магнитной жидкости феррита Mn Zn составляла 1,0429%, а показатель LD 50 составлял 7,186 г / кг. Скорость образования микроядер костного мозга не имела существенной разницы между экспериментальной группой и группой отрицательного контроля [67].

    В ходе исследования клеток гепатомы было обнаружено, что, когда сконструированные магнитные НЧ P [5HRE] AFPp-p53 / PEI-Fe304 использовались для опосредования генной терапии в сочетании с MFH, они могли отчетливо подавлять пролиферативную активность клеток гепатомы HepG2.Эффект был заметно выше, чем в контрольной группе НП и группе отрицательного контроля [68]. Се и др. . [69] модифицировал НЧ феррита Mn Zn (Mn 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 ) липидными молекулами ПЭГ посредством гидрофобного взаимодействия. Такие наночастицы со структурой ядро-оболочка обладают высоким магнетизмом, сильным переменным магнитотермическим эффектом и хорошей биосовместимостью. В модели колоректального рака у мышей с ранними симптомами метастазирования в печени комплекс ферритового полипептида RGF, обернутый олеиновой кислотой (Fe 3 O 4 @PMAO_RGD), вводили в печеночную артерию для связывания с поверхностью α V β 3 рецептора опухолевой клетки, а затем MFH проводили под действием AMF.Было обнаружено, что активность опухолевых клеток метастазов в печени колоректального рака заметно снижена [70]. Комбинированная терапия MFH с таргетной химиотерапией и (или) генной терапией показала многообещающую перспективу применения в диагностике и лечении опухолей. Используя Mn0.5Zn0.5Fe2O4 в качестве вектора, Lin et al . объединяет радионуклид, суицидный ген и MFH органически для лечения рака печени. Результаты показали превосходный эффект, и уровень подавления опухоли в группе комбинированной терапии был значительно выше, чем у любой другой отдельной терапии [71].Другое исследование показало, что магнитные нанокомпозиты cAs 2 O 3 / Fe 2 O 3 , применяемые для термохимиотерапии гепатомы, имели явно более высокий эффект, чем эффект однократной термотерапии и химиотерапии As 2 O 3 только и эквивалентная доза химиотерапевтических средств была значительно занижена и имеет мало побочных эффектов [72].

    7. Проблема и перспектива

    С развитием нанонауки и нанотехнологий исследования и применение магнитных наночастиц достигли значительного прогресса в биомедицинской области.Например, магнитные НЧ широко применялись в векторах биомолекул, при целевой локализации, МРТ и термотерапии. Однако большинство исследований остается на стадии лабораторных исследований, и лишь немногие из них действительно применялись в клиниках. Их токсичность, побочные эффекты, долгосрочная эффективность и метаболический механизм in vivo все еще требуют дальнейшего изучения. Для их клинического применения необходимо провести большое количество фундаментальных и клинических исследований. Несомненно, магнитные наночастицы будут иметь широкую перспективу применения в области медицины с постоянным развитием и дальнейшими интенсивными исследованиями в области нанотехнологий, биотехнологий и медицины.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Эта работа финансируется Национальным фондом естественных наук Китая (81571797), Фондом 333 Plan в Цзянсу, Китай (BRA2017173) и проектом Народной больницы Тайчжоу (ZL201734).

    Медицинское оборудование — Bunting-DuBois

    Магниты для медицинских приборов

    Bunting предоставляет магниты и узлы с постоянными магнитами для удовлетворения уникальных потребностей медицинской промышленности.Магниты необходимы для использования технологий медицинского оборудования, таких как аппараты МРТ, а также играют роль в медицинских технологиях, таких как магнитные переключатели, сепараторы крови, магниты, используемые для извлечения посторонних предметов из пациентов, и двигатели, используемые в хирургических и стоматологических устройствах. . В дополнение к этим применениям магнитные устройства, такие как удерживающие магниты и магнитные инструменты в протезировании, могут значительно улучшить качество жизни пациентов с физическими ограничениями.

    Применение магнитов в медицинском оборудовании на заказ

    Магниты очень полезны в медицинском оборудовании.Для таких устройств, как аппараты МРТ и инсулиновые помпы, магниты были ответственны за достижение революционных достижений в технологиях, которые в противном случае были бы невозможны. Магниты также ценны из-за таких факторов, как обеспечение повышенной стерильности оборудования, поскольку постоянные магниты могут использоваться для скрепления компонентов вместе для защиты от проникновения. Когда магниты спрятаны между герметичными пластиковыми или немагнитными металлическими стенками, они защищены от доступа к швам или канавкам, которые в противном случае могли бы собирать грязь и биологический мусор.Некоторые магнитные материалы, такие как самарий-кобальт, являются отличным выбором для медицинских устройств, стерилизующихся в автоклаве, поскольку они способны выдерживать высокие температуры, которым они подвергаются в процессе.

    Высочайшие стандарты производства магнитов

    В процессе проектирования мы учитываем исключительную потребность в гигиене и безопасности при поставке магнитных изделий для медицинской промышленности. Производственные мощности мирового класса Bunting включают в себя возможность сборки чистого воздуха в перчаточном ящике и проверку соответствия / несоответствия в конце производственной линии, чтобы гарантировать безупречную продукцию, которая обещает поддержать ваш бренд и репутацию.Наши магнитные материалы и узлы соответствуют вашим стандартам качества и точности, сохраняя при этом конкурентоспособную цену. Компания Bunting имеет долгую историю производства магнитных материалов для применения с высокими требованиями, включая аппараты МРТ, кардиостимуляторы, сердечные насосы, аппараты для лечения апноэ во сне и инсулиновые насосы.

    Работаете ли вы в сфере расширенной диагностики, хирургическом оборудовании, системах доставки лекарств, лабораторном оборудовании, протезировании или другом подгруппе медицинской промышленности, Бантинг будет работать над созданием идеального продукта, который точно удовлетворит ваши потребности.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *