การรักษาโรคมะเร็งยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับงานวิจัยด้านการแพทย์ การนำอนุภาคนาโนแม่เหล็กมาใช้ประโยชน์เป็นอีกตัวเลือกหนึ่งที่ได้รับความสนใจ โดยเฉพาะแนวทางในการฆ่าเซลล์มะเร็งโดยการให้ความร้อนเฉพาะที่ (targeted hyperthermia) ความร้อนในลักษณะนี้เกิดจากการสลับทิศของโมเมนต์แม่เหล็กในอนุภาคนาโนแม่เหล็กเมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนทิศทางไปมา โดยสามารถเพิ่มอุณภูมิขึ้นมาที่ 40-43 องศาเซลเซียส ซึ่งเพียงพอจะทำให้เซลล์เป้าหมายไม่สามาถทำงานได้และตายในที่สุด เป็นการให้ความร้อนเฉพาะที่เนื่องจากอนุภาคนาโนแม่เหล็กที่ใช้ เคลือบด้วยแอนติบอดี โปรตีน หรือลิแกนด์ที่มีความจำเพาะกับโมเลกุลที่เกิดจากเซลล์มะเร็ง เมื่ออนุภาคนาโนแม่เหล็กเข้าไปร่างกายจะไปเกาะกับเซลล์มะเร็ง หรืออาจใช้การเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กร่วมด้วย เพื่อนำทางอนุภาคนาโนแม่เหล็กไปที่เซลล์มะเร็งเท่านั้น

การรักษาแบบ targeted hyperthermia ได้รับความสนใจในการศึกษามาก และอยู่ในระหว่างการทำการทดลองทางคลินิก ส่วนหนึ่งเนื่องจากเซลล์ในร่างกายไม่ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก ทำให้การนำส่วนของร่างกายเข้าไปในสนามแม่เหล็กที่ความมีความเข้มไม่มากไม่มีผลต่อการทำงานของเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย และความร้อนที่เกิดจากอนุภาคนาโนแม่เหล็กยังเกิดในบริเวณแคบมาก ไม่เกิน 2-3 นาโนเมตรจากอนุภาค จึงมีผลข้างเคียงจากการรักษาน้อยมาก

เนื่องจากการควบคุมปริมาณของอนุภาคนาโนแม่เหล็กที่เซลล์เป้าหมายมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการรักษาด้วยวิธี targeted hyperthermia การสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็กที่สามารถกำหนดขนาดและองค์ประกอบทางกายภาพอย่างแม่นยำจึงมีความสำคัญมาก รวมไปถึงเครื่องมือที่นำมาใช้ในการตรวจสอบคุณลักษณะของอนุภาคที่สังเคราะห์ได้ โดยเฉพาะการใช้เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์จากซินโครตรอน เพื่อให้ได้ข้อมูลขนาดและลักษณะของอนุภาคที่แม่นยำ และการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์จากซินโครตรอน เทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์โดยใช้แสงซินโครตรอน ให้ความละเอียดเชิงมุมสูงกว่าการทำการทดลองโดยใช้เครื่องในห้องแล็บ ซึ่งทำให้สามารถนำมาวิเคราะห์ข้อมูลในเชิงลึกได้แม่นยำมากขึ้น

นอกจากชนิดของผลึกและขนาดของโครงสร้างผลึก การใช้แสงซินโครตรอนยังสามารถแยกแยะชนิดโครงสร้างที่มีลักษณะใกล้เคียงกัน เช่น เหล็กออกไซด์ แมกนีไทต์ และ แมกฮีไมต์ ซึ่งเป็นสารแม่เหล็กที่สำคัญสำหรับการนำไปใช้กับวิธี targeted hyperthermia หรือการทำ refinement เพื่อระบุตำแหน่งของอะตอม และองค์ประกอบทางเคมี การหาเอกลักษณ์ของอนุภาคนาโนแม่เหล็กจึงเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้แสงซินโครตรอนเพื่อสนับสนุนงานวิจัยทางการแพทย์

 

อ่านเพิ่มเติม ได้ที่
1. Chang D, Lim M, Goos JA, Qiao R, Ng YY, Mansfeld FM, Jackson M, Davis TP, Kavallaris M. Biologically targeted magnetic hyperthermia: Potential and limitations. Frontiers in pharmacology. 2018 Aug 2;9:831.
2. Bonvin D, Arakcheeva A, Millán A, Pinol R, Hofmann H, Ebersold MM. Controlling structural and magnetic properties of IONPs by aqueous synthesis for improved hyperthermia. RSC advances. 2017;7(22):13159-70.
3. Tabacchi G, Armenia I, Bernardini G, Masciocchi N, Guagliardi A, Fois E. Energy Transfer from Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Implications for Magnetic Hyperthermia. ACS Applied Nano Materials. 2023 May 17.

 

บทความโดย ดร.แพร จิรวัฒน์กุล นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง 2