Une expérience informatique menée par les scientifiques de l'Université fédérale de l'Oural avec des collègues d'Edimbourg a montré qu'il est incorrect de décrire le comportement des nanoparticules magnétiques qui chauffent les cellules par la somme des réactions avec chacune d'elles :les particules interagissent constamment, et leur "comportement collectif" produit un effet unique. Les scientifiques ont publié les résultats de la recherche dans le Examen physique E journal.

"La technique de simulation informatique est moins chère que la recherche en laboratoire, et nous connaissons tous les paramètres de chaque particule et tous les facteurs d'influence, " Alexeï Ivanov, Professeur UrFU, dit.

Dans le cadre de l'étude, les particules magnétiques (particules de matériaux magnétiques cent fois plus petites que les cheveux humains les plus fins) étaient considérées comme un élément essentiel dans le processus de traitement du cancer, lorsqu'une tumeur est exposée localement à la chaleur alors qu'en même temps un patient subit une chimiothérapie.

"En exposant les particules à un champ magnétique externe, on peut "transporter" des médicaments précisément vers une partie spécifique du corps, " explique Ivanov. " Si vous mettez de telles particules dans une substance spéciale absorbée sélectivement par les cellules cancéreuses, une radiographie donnera une image contrastée du tissu affecté par la tumeur."

Un champ magnétique alternatif formé par une source de courant électrique alternatif absorbe de l'énergie et fait tourner les particules plus rapidement et ainsi fournir un chauffage. L'intensité de la réponse des particules dépend de divers facteurs :la puissance du radiateur de champ magnétique, la fréquence de sa rotation, la taille des nanoparticules, comment ils se collent les uns aux autres, etc.

Professeur UrFU et son collègue Philip Camp, professeur à l'Université d'Édimbourg, prédire la réaction de toute une "équipe" de nanoparticules magnétiques à une source externe de champ magnétique d'une puissance et d'une fréquence particulières, en utilisant la modélisation informatique. Le scientifique russe était responsable du fondement théorique de l'expérience, et son collègue d'Écosse pour son exécution pratique sur un supercalculateur. Cette recherche a été financée par la subvention de la Fondation scientifique russe.

Selon la théorie classique de Debye de 1923, le « comportement collectif » des particules est décrit par la somme des réactions de chacune des particules réunies dans un « ensemble ». Des expériences informatiques ont conduit Ivanov et Camp à supposer qu'il s'agit d'une idée fausse :les particules interagissent constamment, s'influencent mutuellement et leur « comportement collectif » produit un effet unique et ne se résume pas à la somme de réactions « individuelles ».

"A une certaine fréquence d'un champ magnétique alternatif, résonance se produit :la réponse maximale des nanoparticules, l'absorption maximale d'énergie par eux et, par conséquent, le chauffage maximal, " ajoute Ivanov. " À la suite d'une expérience informatique, nous avons identifié deux de ces maxima, pour les grosses et petites particules, pour les médias avec une prédominance des premiers et des seconds. Si nous appliquions les formules de Debye pour calculer la période et l'intensité du chauffage local de la tumeur, nous donnerions la prédiction inverse et n'obtiendrions pas le meilleur effet nécessaire. Notre modèle montre que, par rapport à la formule classique de Debye, les maxima de chauffage doivent être inférieurs d'un ordre de grandeur, et l'effet obtenu devrait être deux fois plus grand."

Aujourd'hui, Alexey Ivanov et ses collègues de l'Université technique allemande de Brunswick prévoient de faire une série d'expériences en laboratoire pour confirmer la théorie.