Пучки антиматерии обещают совершить прорыв вмедицине
Антивещество совсем недавно было всего лишь захватывающей выдумкой фантастов. Однако прошло некоторое время, и физики научились создавать античастицы в лабораторных условиях.
А теперь ещё выяснилось, что антиматерию запросто можно использовать даже на практике, например — при лечении рака.
Проект ACE (Antiproton Cell Experiment, буквально «антипротонный клеточный эксперимент») — первое исследование в области воздействия антипротонов на живую ткань. Он организован Европейской организацией по ядерным исследованиям (CERN) в 2003 году.
В этом предприятии принимают участие специалисты из десяти научно-исследовательских организаций Дании, Канады, Швейцарии, США, Голландии, Черногории и Сербии.
По словам Майкла Доузера (Michael Doser), одного из участников исследования, предварительные итоги работы говорят о том, что учёным удалось сделать важный шаг на пути создания нового метода лечения рака.
По горизонтали на графике — поглощённая доза излучения (грей) при использовании антипротонных пучков, по вертикали — вероятности.
Голубой линией показана вероятность уничтожения клеток опухоли, красной — вероятность осложнений в здоровых тканях. Как видно из графика, при определённой дозе можно достичь высоких результатов при относительно малом вреде (иллюстрация Michael Holzscheiter).
В настоящее время в онкологической практике наряду с прочими методами лечения опухолей используются и различные ионизирующие излучения. Суть метода заключается в том, что частицы сильнее всего поглощаются на определённой глубине, которую подбирают так, чтобы она совпадала с расстоянием до опухоли.
Некоторые варианты такой терапии связаны с использованием пучков ускоренных нейтронов. Эти частицы успешно разрушают опухоль, но при этом наносят вред здоровым тканям.
Учёные высказали предположение, что для данной терапии следует использовать не обыкновенные частицы, а античастицы, а именно антипротоны. Эффективности последних, в частности, и посвящён проект ACE.
Слева направо: участники проекта ACE Михаэль Хольцшайтер (Michael Holzscheiter), Нильс Басслер (Niels Bassler) и Хельге Кнудсен (Helge Knudsen) перед экспериментальной установкой проекта (фото Maximilien Brice, Carolyn Lee).
Антипротоны по отношению к протонам являются античастицами. Они наблюдаются в космических лучах, а в 1955 году их научились создавать на ускорителях.
Особенность антипротона в том, что при столкновении с протоном происходит взаимное уничтожение частиц.
В ходе экспериментов исследователи сравнили влияние протонных и антипротонных пучков на живую ткань. В качестве таковой учёные использовали живые клетки хомяка, взвешенные в желатине.
Исследователи пропускали поток частиц сквозь трубку с этим материалом, а затем подсчитывали, сколько клеток умирало на её длине.
В итоге оказалось, что одинаковое количество действующих частиц приводило к разным результатам. Это выражается в том, что при использовании антипротонов на дальнем конце трубки повреждённых клеток оказалось в 3,75 раза больше, чем при использовании протонов.
Важно то, что в остальной части трубки эффект был практически одинаковым.
Михаэль Хольцшайтер (Michael Holzscheiter), организатор ACE, прокомментировал эти результаты так: «Чтобы получить одинаковое число разрушенных клеток, антипротонов требуется в четыре раза меньше, чем протонов. Благодаря этому можно существенно сократить повреждения на пути пучка в ткани.
Из-за превосходной способности антипротонов сохранять здоровые ткани, но разрушать ткани в определённой области, использование пучков этих частиц может оказаться особенно ценным при лечении раковых опухолей».
Центральная часть экспериментальной установки — трубка, в которую помещают клетки. Источник антипротонов — слева; пучок проходит через основную трубку.
Для изучения возможных повреждений биологического материала в радиальном направлении использовали дополнительные радиальные трубки с клетками. Оказалось, что разрушение клеток за пределами пучка даже при высоких дозах минимально (фото Michael Holzscheiter).
Работа с антипротонами продолжается. Сейчас исследователи проводят опыты по воздействию на клетки, находящиеся на относительно большой глубине (до 15 сантиметров).
В ближайшее время участники проекта ACE совместно с коллегами из немецкого Общества по изучению тяжёлых ионов (Gesellschaft fur Schwerionenforschung) планируют сравнить эффективность антипротонных пучков с пучками ионов углерода (которые также используются в онкологии).
Судя по всему, дальнейшие испытания подтвердят эффективность антипротонов. Однако даже если это окажется так, применять их в клинической практике, по оценкам специалистов, можно будет не ранее чем через десять лет.
Что случилось с антиматерией?
