Dr Hiroaki Mamiya, un chercheur principal du groupe de diffusion des neutrons, Unité de faisceau quantique, Institut national des sciences des matériaux, Japon, en collaboration avec le professeur Balachandran Jeyadevan de l'École d'ingénierie de l'Université de la préfecture de Shiga ont étudié théoriquement le mécanisme de potentialisation hyperthermique des cancers à l'aide de nanoparticules magnétiques, qui permet un chauffage sélectif des micro-tissus cancéreux cachés, et a clarifié le fait que les nanoparticules sous de grands champs magnétiques forment des états orientés uniques, en fonction respectivement de subtiles différences dans leur environnement local dans le tissu cancéreux et affectent par conséquent les conditions de chauffage optimales.

La thermothérapie magnétique des cancers a peu d'effets secondaires et la recherche active sur cette technique, en association avec l'immunothérapie, est maintenant en cours comme quatrième méthode de traitement, suite à une intervention chirurgicale, radiothérapie, et chimiothérapie. En particulier, cette technique est efficace contre les microcarcinomes qui échappent à la détection. Dans le traitement ciblé par hyperthermie magnétique des cancers, des nanoparticules magnétiques (aimants nanométriques) qui agissent comme des graines thermiques sous un champ magnétique alternatif sont transportées vers des cellules cancéreuses à l'aide de la technologie d'administration de médicaments. Cependant, il existe des incohérences entre les résultats expérimentaux et les prédictions de la quantité de chaleur générée par les nanoparticules magnétiques basées sur les modèles simples existants, et cela a été un obstacle majeur pour optimiser la conception des particules magnétiques pour une application pratique.

Classiquement, la réponse magnétique des nanoparticules avait été calculée en utilisant des solutions analytiques des modèles considérant l'énergie magnétostatique, où l'on peut imaginer qu'une boussole magnétique pointe vers la direction du champ magnétique terrestre. Cependant, L'équipe du Dr Mamiya a réalisé une simulation dans des conditions quasi réelles, considérant le fait qu'une grande quantité de chaleur est dissipée dans le tissu cancéreux environnant et a constaté que l'état orienté des nanoparticules magnétiques change considérablement en fonction de la taille et de la forme des nanoparticules, la viscosité de leur environnement, et les conditions d'irradiation par champ magnétique alternatif. Parmi ces conditions, il existe des cas dans lesquels les nanoparticules magnétiques s'alignent dans des plans perpendiculaires au champ magnétique contrairement au compas magnétique lorsqu'un champ magnétique à haute fréquence avec une amplitude relativement faible est irradié. Par ailleurs, cette recherche a également révélé que la propriété de génération de chaleur des nanoparticules magnétiques varie largement avec le changement de la structure d'orientation stable.

Une fois les connaissances acquises dans cette recherche vérifiées et établies à l'aide d'une technique d'observation in-situ utilisant un faisceau quantique à fort pouvoir de pénétration, il sera possible d'optimiser les germes thermiques magnétiques et le dispositif d'irradiation pour les caractéristiques du carcinome à traiter. Ce sera une avancée majeure vers l'application pratique du traitement par hyperthermie des cancers à l'aide de nanoparticules magnétiques.

Cette réalisation de recherche sera annoncée le 15 novembre 2011 dans l'édition en ligne de Rapports scientifiques , qui est une revue en libre accès du Nature Publishing Group.