تكنولوجيا “النّقل الحراري”

الحكمة – متابعة: تعتبر تكنولوجيا “النّقل الحراري” من الطرق المهمّة التي أثبتت فاعلية في علاج الأورام السرطانية. تُستخدم تلك التكنولوجيا إما برفع درجة حرارة الخلايا السرطانية إلى أعلى من درجة حرارة الجسم (44 درجة مئوية)، أو بخفضها جداً (-20 و-40 درجة مئوية)، مما يُؤدي إلى تلف تلك الخلايا أو جعلها أكثر قابلية للتلف أثناء العلاج الكيماوي أو الإشعاعي.

يتم رفع حرارة الأنسجة السرطانية باستخدام تقنيات عديدة، من أبرزها الميكروويف (Microwave)، والترددات اللاسلكية (Radiofrequency ablation) والطاقة بالموجات فوق الصوتية (Ultrasound energy)، أما بالنسبة لخفض درجة حرارة الأنسجة السرطانية، فعادةً ما يطلق عليه الجراحة بالتبريد (Cryosurgery) وهي التكنولوجيا التي يُستخدم فيها آليات التبريد التي بواسطته تتجمد الأنسجة السرطانية لإتلافها، يُستعمَل في حالات التبريد النيتروجين السائل، أو الكربون الثلجي، أو ماكينات التبريد العديدة التي تعتمد على غاز الأرجون.

يعتمد نجاح العمليات التي تستخدم تكنولوجيا “النقل الحراري” على تركيبة الخلايا السرطانية ونوعية أنسجتها، والتي تتأثر بالحرارة أكثر من الأجزاء السليمة للجسم، وسبب ذلك يعود إلى أن تغذيتها غير الجيدة، وبالتالي لا تعطي فرصة للجسم بتبريدها أو تسخينها، وهذا يؤدي إلى إتلافها وموتها.

“النّقل الحراري” والجسيمات النانوية

حديثاً، يُعد العلاج باستخدام “ارتفاع درجة الحرارة المغناطيسي” (Magnetic Hyperthermia) من العلاجات الواعدة التي تربط تكنولوجيا “النّقل الحراري” بعِلم الهندسة النانوية (Nanoparticles engineering)، ويعتمد هذا النوع من العلاجات بشكل أساسي على استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية (Magnetic nanoparticles)، فهذه الجسيمات تشكّل سائلاً يُحقَن داخل الورم كخطوة أولى (صورة رقم 1)، ومن ثم يتم تعريضها لمجال ذي تردّد عالٍ من خلال مصدر خارجي (صورة رقم 2)، بالتالي، تحوّل الطاقة الكهرومغناطيسية من المصدر الخارجي إلى حرارة، وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الورم فقط وتتلف خلاياه (لأنها تحقن في أنسجة الورم)، وتُبقِي درجة حرارة الخلايا والأنسجة السليمة المجاورة كما هي للحفاظ عليها، هذا ما يطلق عليه العلاج الفعّال (Efficient treatment).

تتكوّن الجسيمات النانوية المغناطيسية من عناصرٍ ممغنطة مثل: الحديد، والنيكل، والكوبلت بالإضافة إلى مركباتها الكيميائية، وتُقَدَّرُ أقطار الجسيمات النانوية بأقل من واحد ميكرومتر، وقد تصل إلى أقل من 100 نانومتر.

صورة 2: شكل يوضح تعريض الجسم لمصدر خارجي بتردّد عالٍ.

قد تمكّن فريق ياباني من تصنيع جسيمات نانوية ذكية مكوّنة من أكسيد الحديد (Fe3O4) تولّد حرارة استجابةً لمصدر خارجي ومن ثم تُطلِق و تُحرّر دواء مضاد للسرطان (دوكسوروبيسين، DOX) داخل الورم. وقاموا أيضا بإجراء مزيد من الدراسة في الجسم الحي لاختبار الكفاءة العلاجية لاستخدام تكنولوجيا الدّمج بين أسلوب “ارتفاع درجة الحرارة المغناطيسي” (Magnetic Hyperthermia) والعلاج الكيميائي باستخدام الجسيمات الذكية لعلاج الورم النخاعي المتعدد (Multiple Myeloma).

وعلى صعيد التطبيق العملي، فشركة MagForce AG هي شركة رائدة في مجال علاج السرطان المعتمدة على تكنولوجيا النانو، وهي الشركة الأولى في العالم التي تحصل على موافقة أوروبية لمنتج طبي باستخدام الجسيمات النانوية قطرها 20 نانومتر فقط وهو ما يعادل 500 مرة أقل من قطر خلية الدم الحمراء، هذه الطريقة المبتكرة في العلاج متاحة للمرضى في مراكز العلاج ™NanoTherm في مستشفى “Charité-Universitäts- medizin” في برلين، والمستشفيات الجامعية في كل من مونستر وكييل و كولونيا وفرانكفورت.

المراجع :

Scarberry, K. E. et. al. (2008). Magnetic nanoparticle− peptide conjugates for in vitro and in vivo targeting and extraction of cancer cells. Journal of the American Chemical Society, 130(31).

Shurrab, M. et. al. (2016). The cooling performance of a cryoprobe: Establishing guidelines for the safety margins in cryosurgery. International Journal of Refrigeration, 67, 308-318.

Rubinsky, B. (2000). Cryosurgery. Annual Review of Biomedical Engineering, 2(1), 157-187.

Hayashi, K. et. al. (2014). Magnetically responsive smart nanoparticles for cancer treatment with a combination of magnetic hyperthermia and remote-control drug release. Theranostics, 4(8), 834.

محمد محروس شرّاب-مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الاميركي

(هفينغتون بوست)

س ف