BME-s kutatók sikere a lázterápiában és a szupravezetők vizsgálatában

A jelentős felfedezések az MTA-BME „PROSPIN” Lendület Spintronikai Kutatócsoporthoz kapcsolódnak.

„Kísérleteink révén a modern anyagtudományban népszerű kutatási részterületen és egy hozzá kapcsolódó interdiszciplináris témában is új következtetéseket vontunk le. Ezek olyan alkalmazásközeli szakmai eredmények, amelyeket az orvostudományban, az elektronikában, a hadiiparban vagy akár az űrkutatásban is hasznosíthatnak hosszú távon” – fogalmazott az első mérföldkövéhez érkezett MTA-BME „PROSPIN” Lendület Spintronikai Kutatócsoport munkájáról annak vezetője Simon Ferenc, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézetének igazgató-helyettese, a Fizika Tanszék egyetemi tanára.

Az MTA-BME „PROSPIN” Lendület Spintronikai Kutatócsoport 2015-ben 200 millió forint támogatásban részesült 5 évre az MTA Lendület Program keretében. A „PROSPIN” név a kutatott tématerület fogalmainak játékos elnevezéséből ered: a szakemberek az elektron „spinjének” elemi tulajdonságait vizsgálják, míg a szó eleje a pozitív kutatási, várakozási eredményeknek szól. A támogatási félidőhöz érkezett kutatócsoport eddigi munkáját az MTA elnöke a csaknem 20 fős szakmai bizottság és anonim bírálók javaslata alapján kiváló minősítéssel illette, amely jelentős és a további kutatásokra komoly inspirációt jelentő érdem.

Az MTA-BME „PROSPIN” Kutatócsoport tagjai:

Simon Ferenc egyetemi tanár, a kutatócsoport vezetője (BME TTK)
Kiss Annamária tudományos főmunkatárs (MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont)

Gyüre-Garami Balázs doktorjelölt (BME TTK)
Márkus Bence Gábor doktorjelölt (BME TTK)
Szolnoki Lénárd doktorjelölt (BME TTK)
Ifj. Gresits Iván PhD-hallgató (BME TTK)
Kollarics Sándor PhD-hallgató (BME TTK)
Csősz Gábor PhD-hallgató (BME TTK)
Sági Olivér MSc-hallgató (BME TTK)
Bojtor András MSc-hallgató (BME TTK)

Blum Balázs BSc-hallgató (BME TTK)

Az energiaátalakításra és -továbbításra, valamint az MR-képalkotás folyamán nagy mágneses terek létrehozására alkalmazott szupravezetőknek egy kevésbé ismert funkcióját elemzik a műegyetemi szakemberek: felülvizsgálják a mágneses tér és az elektromágneses sugárzás érzékeny mérésének módszertanát és górcső alá veszik a mikrohullámok elnyelésének képességét a MgB2 és a K3C60 szupravezetőkben. „Kutatásainkban rácáfoltunk arra a közismert állításra, amely szerint a szupravezetők nem nyelnek el mikrohullámú teljesítményt. Ráadásul kimutattuk, hogy ennek mértéke a mágneses tér változtatásával szabályozható, kontrollálható. Finom por állapotban az elektromágneses sugárzás teljes mértékben be tud hatolni a szemcsékbe, így az elnyelt mikrohullám sokszorosa a szupravezetők ’normál’ állapotában fellépő elnyeléshez képest” – ismertette a közelmúltban tett megállapításukat Simon Ferenc. Ezzel a felfedezéssel már egy évtizede létező mérési eredmények létrejöttére és a vizsgálat közben tapasztalt jelenségre adtak releváns elméleti magyarázatot és leírást. A munka érdekessége, hogy a kísérleteket -270 Celsius-fok hőmérsékleten és mágneses tér jelenlétében hajtották végre.


Az általános várakozással szemben a szupravezető mintában a mikrohullámú veszteség sokkal nagyobbá válik, mint az anyag normál fém állapotában, amennyiben 1 T mágneses térbe helyezzük. Az ábra szemlélteti a szupravezető mintában kialakuló, ún. vortexeket, amelyek mozgása felelős a megfigyelt jelenségért.

A téma fontosságát Simon Ferenc gyakorlati példákkal is illusztrálta: „a mikrohullámú sütők megalkotásánál fontos, hogy az étel melegítéséhez kibocsátott mikrohullám a készüléken belül maradjon, ellenkező esetben a tartós sugárzás egészségre káros hatással lehet. Ezért fontos mikrohullámot elnyelni képes anyagok fejlesztése és kutatása. Egy további felhasználási közeg a hadiipar: felderítőgépek észrevétlenségének feltétele, hogy a gépezet elnyelje, és ne visszaverje az elektromágneses sugárzást”. A műegyetemi kutató nagy megelégedéssel nyugtázta a közelmúltban elért eredményt, különösen azért, mert „a fiatal kutatók lelkes munkájának is köszönhető a siker, ők teljes odaadással vesznek részt a csoport tevékenységében, nem beszélve a tehetséges és érdeklődő diákokról, akik az újdonságok felfedezésének motorjai”.

A „PROSPIN” Kutatócsoport az orvostudomány és a fizika határterületén is úttörő eredményeket ért el kísérleteivel. A láz- vagy termoterápia célja, hogy a hagyományos, orvosi gyógymódok kiegészítéseként az onológiai betegekben a rosszindulatú daganat szövetét felmelegítve elpusztítják a kóros sejteket. Az eljárás során a rákos sejtek anyagcseréjének fokozódásával a tumorterápia hatékonysága is javul. „A módszer nem összetévesztendő a jelenleg még vitatott hatékonyságú ún. egésztestes lázterápiával” – hangsúlyozta a kutatócsoport vezetője. Kifejtette, ők olyan eljárást támogatnak, amelyben szelektíven csak a beteg szövetek célzott hőkezelése történik ún. ferrit anyaggal. „A ferrit kívülről nem-invazív (sebejtés nélküli) eljárással jut be a páciens szövetébe, amelynek hőmérsékletét az indukciós főzőlap működéséhez hasonló, a sejteket körülvevő rádiófrekvenciás mező segítségével hevíti fel kb. 43-45 Celsius-fokra. van tehát itt is sugárzás, de ez a közönséges rádióhullámokhoz hasonlatos, nem-ionizáló (azaz nem radioaktív eredetű) sugárzás” – magyarázta Simon Ferenc. A kutatócsoport arra adott közvetlen és az eddig ismert elméletekhez képest egyszerű magyarázatot, hogy a ferrit anyagban mekkora az elektromágneses sugárzásból elnyelt teljesítmény a terápia során. Kiderült az is, hogy a melegítési dózis mérhető és a szervezetbe jutatott ferrit anyag térbeli lokalizációja meghatározható, így az eljárás is finomítható a hatékonyság növelése érdekében.


A nanomágneses hipertermia során a nanorészecskéket a beteg szövetekhez juttatják, majd külső rádiófrekvenciás besugárzással ezeket felmelegítik, ami a környező szövetekben zajló tumoreterápia hatékonyságát növeli.

A műegyetemi kutatókat a témával elsőként a Nemzeti Népegészségügyi Központ (NNK) Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi főosztályának szakembere, Thuróczy György kereste meg, aki kutatótársaival ezt megelőzően a nem-ionizáló sugárzással foglalkozott, továbbá a rák- és lázterápia területén végzett előkísérleteket. „Az elkövetkezendő néhány év kihívása a módszer továbbfejlesztésével a szervezetbe juttatott ferrit anyag pontos helymeghatározásának megállapítása az érintett testtájékon, majd a szükséges (etikus) állatkísérletek elindítása ahhoz, hogy az eljárás a jövőben az emberi gyógyászatban is alkalmazható legyen” – prognosztizálta Simon Ferenc.


Ifj. Gresits Iván PhD-hallgató, a termoterápiás besugárzáshoz használt saját készítésű rádiófrekvenciás rezonátorokkal.

Simon Ferenc a csoport szakmai elkötelezettségét hangsúlyozva kiemelte, hogy a kutatók mindkét területen elért tudományos eredményeiket a Nature Scientific Reports neves nemzetközi lapban publikálták, először 2018 júliusában és augusztusában. A kutatócsoport 2017-ben elnyerte a BME és a Pro Progressio Alapítvány „A BME 2017. évi legjelentősebb tudományos közleménye” elismerést. (A hírről a bme.hu egy korábbi összeállításában tudósított – szerk.)

A félidejéhez ért Lendület-kutatócsoportban a munka nem áll meg, Simon Ferenc elárulta, hogy tovább folytatják a témában végzett vizsgálatokat, és reményei szerint az itt elért eredményekre alapozva a csoport tagjai a közeljövőben doktori fokozatot szerezhetnek. A tudományos sikerek mellett oktatóként fontosnak tartja azt is, hogy az alap- és mesterképzéses hallgatóknak lehetőséget biztosítson a kísérletekben történő részvételre. „Fontos a szakembergárda utánpótlása, így érdemes minél fiatalabb korban megismertetni az ifjakat a kutatói lét nyújtotta lehetőségekkel” – vallotta a kari képzéseket népszerűsítő programok, a BME TTK Science Camp, az Educatio kiállítás, a Kutatók Éjszakája, tudományos előadások stb. egyik aktív szervezője. „A pályaválasztás előtt álló diákok figyelmét a karon végzett szakmai munka minél szélesebb körben történő megismertetésével lehet felkelteni. Fontos, hogy a tanulóknak érthetően és érdekesen beszéljünk arról, amin és ahogyan dolgozunk az egyetemen. Ők nagyon hálás közönség, nyitottak és fogékonyak az újdonságokra, ha megtaláljuk velük a közös nyelvet. Oktatóként és kutatóként ebben is elkötelezett szerepet kell vállalnunk” – jelentette ki a professzor.

TZS-GI
Fotó: Philip János