Νέες προοπτικές για πρωτοποριακές θεραπείες με τη χρήση μαγνητικών νανοκρυστάλλων αναδεικνύονται με νέα έρευνα του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του ΙΤΕ, στην Κρήτη, με τους επιστήμονες να κάνουν λόγο για μία επαναστατική μέθοδο κατά του καρκίνου.
Σύμφωνα με τους ερευνητές επιστήμονες, και τον Δρ. Αλέξανδρο Λάππα, Φυσικό, διευθυντή Ερευνών στο ΙΗΔΛ-ΙΤΕ, η έρευνα «φιλοδοξεί να συνεισφέρει σε επαναστατικές στρατηγικές που στοχεύουν στην εξολόθρευση καρκινικών κυττάρων, με την αύξηση της θερμοκρασίας τους. Πρόσφατες έρευνες αποκάλυψαν ότι η χρήση βελτιστοποιημένων νανοκρυστάλλων (δηλαδή μικροσκοπικών σωματιδίων, χιλιάδες φορές μικρότερων από ένα κόκκο σκόνης), που εγχέονται σε καρκινικό ιστό και θερμαίνονται από εξωγενή ερεθίσματα (πχ κάποιο μαγνητικό πεδίο), ανοίγει τον δρόμο για νέες πρωτοποριακές θεραπείες. Ταυτόχρονα, η μέθοδος αυτή συμβάλλει αποτελεσματικά στη μείωση της τοξικότητας των αντικαρκινικών θεραπειών. Μέχρι σήμερα, για τον σκοπό αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποιούσαν υλικά με τέλεια δομή».
Η νέα ερευνητική μελέτη έρχεται να προσθέσει νέα σημαντικά στοιχεία στην ανακάλυψη αυτή και οι ερευνητές εξηγούν: «Όταν οι μικροσκοπικοί κρύσταλλοι αποκτήσουν τις κατάλληλες ατέλειες στη δομή τους, ρυθμίζουν τις ηλεκτρονικές τους ιδιότητες με τρόπο που ευνοεί τη μετατροπή της ενέργειάς τους σε θερμότητα. Οι χρήσιμες φυσικές ιδιότητες προκύπτουν όταν “διαταράσσεται” η ατομική δομή του κρυστάλλου, με τη δημιουργία “ατελειών”, όπως πχ κενών θέσεων, στην άριστα οργανωμένη δομή τους. Ένα τέτοιο σύστημα νανοκρυστάλλων, κατά τη διέγερσή του από ένα εξωτερικό μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, εκλύει περισσότερη θερμική ενέργεια. Το εντυπωσιακό αυτό χαρακτηριστικό ανοίγει νέους δρόμους για έξυπνες εφαρμογές, μεταξύ άλλων, στην υγεία, την ενέργεια, τους αισθητήρες, κά».
Η σχετική έρευνα, με τίτλο «Vacancy-driven Non-cubic Local Structure and Magnetic Anisotropy Tailoring in FexO-Fe3-δO4 Nanocrystals», δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Physical Review X. Για την υλοποίηση αυτής της ερευνητικής αποστολής, ο Δρ. Αλέξανδρος Λάππας, συντόνισε ένα διεπιστημονικό δίκτυο συνεργασίας Ευρωπαϊκών και Αμερικανικών επιστημονικών ομάδων, που επέτρεψε τη συνδυαστική άντληση γνώσης, μέσω θεωρητικής-υπολογιστικής φυσικής (ΙΝΝ, Δημόκριτος, Ελλάδα), μαγνητικών μετρήσεων (CNR-SPIN & UNINA, Ιταλία), ανάλυσης νανοϋλικών (LCN, Αγγλία) και προηγμένων διαγνωστικών εργαλείων φωτονικής (CMPMSD, BNL, ΗΠΑ).
Το «κλειδί» στην παρούσα ανακάλυψη αποτέλεσε, σύμφωνα με τον Δρ. Λάππα, ο οποίος είναι και ο επικεφαλής του εργαστηρίου Κβαντικών Υλικών και Μαγνητισμού στο ΙΗΔΛ-ΙΤΕ, «η χρήση εξαιρετικά ισχυρής ακτινοβολίας φωτός που παράγεται κατά την επιτάχυνση σωματιδίων, στις υποδομές μεγάλων ερευνητικών εγκαταστάσεων (NSLS-II, BNL, ΗΠΑ).
Όπως εξηγεί, «το ισχυρό αυτό φως, σαν ένας εξαίρετης απεικονιστικής ικανότητας μεγεθυντικός φακός, καταγράφει τη διάταξη των ατόμων, προβάλλοντας με μοναδικό τρόπο την όποια μικρή ατέλεια και παραμόρφωση στον κρύσταλλο. Η μεταβολή της συμμετρίας, λόγω κενών θέσεων στο πλέγμα, τροποποιεί τη μαγνητική απόκριση του νανοκρυστάλλου προς την ευνοϊκή κατεύθυνση. Λόγω της αταξίας που προκαλείται στη δομή του, γίνεται πιο δύσκολη η συλλογική χαλάρωση των στοιχειωδών μαγνητών που τον αποτελούν. Αυτή η αξιοσημείωτη ιδιότητα επιτρέπει τη σχεδόν δεκαπλάσια έκλυση θερμικής ενέργειας, σε σχέση με άλλα νανοϋλικά που στερούνται δομικών ατελειών. Η αντίσταση που υφίστανται οι στοιχειώδεις μαγνήτες θυμίζει εκείνη ενός σώματος, που καθώς προσπαθεί να διέλθει μέσα από ένα ρευστό, επιβραδύνεται ταχύτατα όσο αυξάνει η πυκνότητα του μέσου, και έτσι η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα».
