Способ инициации гибели опухолевых клеток 5-аминолевуолевой кислотой и ВЧ и СВЧ энергией волнового излучения Российский патент 2020 года по МПК A61B18/18 A61N5/00 A61P35/00 A61K41/00 A61K31/409 

Изобретение относится к медицине и предназначено для индукции гибели опухолевых клеток в живых биологических объектах протопорфирином IX 5-аминолевуолевой кислоты и энергией волнового ВЧ и СВЧ излучения, известное как ВЧ и СВЧ гипертермия.

В медицине гипертермией именуют, значительное повышение температуры тела человека более 40°С. Гипертермия лечения рака использовалась еще полвека назад. Немецкий врач фон Арденне открыл "тепловую" клинику на водяной бане для безнадежно онкологически больных, которых он нагревал до 42°С. После такой процедуры выживало не более 17% людей, но они полностью излечивались. Остальные умирали, не выдерживая такую высокую температуру. Данная технология и сейчас используется в США, где нагревают организм человека до 42,5°С, с последующим возвращением его к жизни. Данная технология лечения может эффективно использоваться при избирательном нагреве онкологических тканей ВЧ и СВЧ энергией без существенного повышения температуры здоровых тканей, окружающих опухоли.

Способ инициации гибели опухолевых клеток электромагнитной энергией волнового излучения и 5-аминолевуолевой кислотой, заключается в комплексном одновременном воздействии 5-аминолевулиновой кислоты протопорферина IX к которым относится, порошок препарата «Аласенс» и ВЧ и СВЧ энергии. Максимальное накопление протопорферина IX (аминолевулиновой кислоты) в опухоли происходит в течение в 3-6 часов после внутривенного введения в дозе 10-30 мг/кг веса человека, или после приема Аласенса внутрь в виде раствора 100 мг растворенном в 50-200 мл питьевой воды перорально за 6 часов до проведения диагностики и гипертермии опухолевых тканей ВЧ и СВЧ энергией волнового излучения, после которой опухоли денатурируют и в течение 2-4 недель продукты распада опухолевых клеток выводятся организмом самостоятельно. Затем уровень протопорфирина IX в опухоли постепенно снижается, достигая исходных значений через 24-48 часов после приема препарата "Аласенс"

Предлагаемый комплекс протопорфирина IX 5-аминолевулиновой кислоты препарата Аласенс, окисляется перекисью водорода в щелочной среде, реакция катализируется гемом железа, и вызывает хемилюминисенцию под действием фотоволновой ВЧ и СВЧ гипертермии, с активным выделением синглетного кислорода. Если к щелочному раствору, содержащему внутреннюю перекись водорода в онкоклетках добавить окислитель-липоперекись протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислотой, то происходит свечение. В присутствии катализаторов это свечение усиливается, и становится более ярким. Роль катализаторов раствора протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты и, полученными в результате окисления, осуществляется гемином железа крови и различными натриевыми соединениями при ВЧ и СВЧ фотоволновом облучении и нагреве онкоклеток. Данные химические активаторы хемилюминисенции протопорфирина IX вступают в химические реакции с активными формами кислорода или органическими свободными радикалами, в ходе которых образуются молекулы клеток в возбужденном электронном состоянии. Наблюдаемое при этом свечении связано с переходом молекул в свое основное состояние, что приводит к высвечиванию фотонов. Активатором возбужденного состояния является протопорфирин IX 5-аминолевуолевой кислотой. Под действием протопорфирина IX окислителя - радикалов, происходит образование, вступающего в реакцию с супероксидным радикалом, образующим внутреннюю перекись (диоксид), который приводит к образованию возбужденных молекул препаратов кислоты. Переход этих молекул в основное первоначальное состояние сопровождается излучением квантом света при высокочастотном нагреве. Перексид водорода основной участник образования свободных радикалов, постоянно в небольших количествах образуется в организме человека, это относительно безобидное соединение, но в присутствии ионов металлов переменной валентности железа, меди, марганца и хрома или геминовых соединений из пероксида водорода H₂O₂ образуется разрушительный гидроксильный радикал JOH, вызывающий мутации, и инактивацию ферментов и повреждения биологических мембран онкологиеских клеток. Гидроксильная группа ферментов протопорфирина IX вызывает активацию молекул под действием высокочастотной энергии и активно вступает с ними в химическую реакцию, что приводит к яркому свечению опухолевых тканей.

При помещении в переменное электромагнитное поле высокой напряженности и частоты различных биологических тел, они начинают так же испускать характерное сияние различной интенсивности и цветов, по которому можно судить о свойствах изучаемого объекта. Метод «высокочастотного фотографирования» (эффект Кирлиан, кирлианография в честь изобретателя В.Х. Кирлиан) получил в настоящее время широкую известность в России и за рубежом как метод экспериментальных исследований электромагнитных полей и биоэнергетических взаимодействий. Но наибольший научно-практический интерес представляют исследования свечения биологических объектов в переменном электромагнитном поле высокой частоты. объясняемых фотоэлектромагнитным эффектом фотоволнового излучения и люминисценцией биологических объектов.

В соответствии с современными представлениями водные растворы щелочей и кислот в организме человека рассматривается как ассоциированная жидкость, состоящая из отдельных ассоциированных элементов - нейтральных кластеров и кластерных ионов общей формулы (H₂O)_n, [(H₂O)_n]⁺, [(H₂O)_n]^-, [(NO₂)_n], [(H₂O₂)_n], [(NaO₂)_n] [(ClO₂)_n], [(CO₂) _n] и т.д. где количество связанных в водородные связи молекул воды может в n раз достигать, по мнению некоторых авторов под действием ВЧ и СВЧ энергии сотен и даже тысяч единиц. Эти эффекты соответственно изменяют электропроводность и биофотолюминисценцию биологических тканей. Изменение положения одного структурного элемента (молекулы воды) под действием любого внешнего фактора или изменения ориентации окружающих соседних молекул воды в клетках обеспечивает высокую чувствительность всей информационной системы воды к различным внешним воздействиям (электромагнитные, тепловые, звуковые поля, биовоздействие и др.). Кроме этого, в водных кластерах за счет взаимодействия между ковалентными и водородными связями между атомами кислорода и атомами водорода может происходить миграция протона (Н⁺) по эстафетному механизму, приводящие к делокализации протона в пределах кластера, обеспечивающих выделение синглетного кислорода с характерным ярким свечением, убивающим раковые клетки. Это свойство объясняет чрезвычайно лабильный, подвижный характер взаимодействия кластеров друг с другом.

Структурированное состояние водных растворов является чувствительным датчиком различных полей - электромагнитных, акустических, энерго-информационных и др. Кроме этого водные растворы, различных химических элементов, является источником сверхслабого и слабого переменного электромагнитного излучения. В этом случае может произойти индукция внешнего электромагнитного поля вызывающая резонансные эффекты совмещения (суперпозиции) внешних электромагнитных полей с собственными полями в биологических объектах при фотоволновом излучении, способных изменять структурно-информационные характеристики биологических объектов, на 80-90% состоящих из растворов воды с различными химическими примесями и вызывать их фотолюминисценцию.

Под действием электромагнитного поля высокой частоты в биологических объектах и водных растворах различных химических веществ, происходит возбуждение, поляризация и ионизация молекул N₂, Н₂, O₂ и CO₂. В результате образуется ионизированный газ с отделенными электронами, обладающими отрицательными зарядами, создающими электропроводящую среду для формирования коронного разряда в биологических объектах различных цветов, которые в зависимости от электропроводящих свойств объекта насыщенного различными химическими растворами могут окрашивать корону свечения в различные цветовые гаммы. Форма короны свечения, ее плотность, яркость и поверхностное распределение определяются, в основном, электромагнитными параметрами объекта.

Некоторые клетки организма гранулоциты и моноциты в крови, и тканевые макрофаги, в борьбе с чужеродными клетками выделяют активные формы синглетного кислорода, содержащихся в супероксидных радикалах, перексида водорода H₂O₂, и радикала гидроксила JOH в этом случаи наблюдается слабая хемилюминисенция, которая усиливается многократно при помещении в переменное электромагнитное поле высокой напряженности и частоты различных биологических тел, они начинают испускать характерное сияние различной интенсивности и цветов, по которому можно судить о свойствах изучаемого объекта, его фотоэлектромагнитными параметрами.

Эти эффекты также многократно усиливаются, при действии на кровеносные сосуды и клетки, кратковременных электрических импульсов, вызывающих увеличение проницаемости клеточных мембран - ритикуломов и стимуляцию выделения метахондриями клеток активных форм кислорода. Этот эффект воздействия электрических импульсов в начале XIX века успешно демонстрировал публике Николо Тесла, при облучении импульсной высокочастотной энергией сосудов с жидкостями обладающими способностью излучать свет и люминисентных ламп, которые без подсоединения к электрическим проводам светились, ярким светом в руках Николы Тесла, которыми он еще и жонглировал, что вызывало неподдельный восторг у зрителей, при этом необъяснимым тогда природой явлением, который знал только Николо Тесла.

Эти факторы в биологии получили название собирательных стимулов люминисенции изменяющих состояние фагоцитов крови и тканей и их способности увеличивать выделения активных форм кислорода, и соответственно защитных функций клеток.

В онкологических клетках аэробное дыхание отсутствует в митахондриях и заменено на гликолиз. 5-Аминолевуолевая кислота при поступлении в онкоклетку ингибирует гликолиз, но не в силах перевести ее на путь нормальной аэробности. Возможно, это связано с конкурентным присутствием глюкозы. Для полного отключения гликолиза в опухолевых клетках необходимо полностью исключить доступ глюкозы или чтобы в субстрате преобладала аминолевуолевая кислота над глюкозой. У здоровых клеток в малых количествах в цитазоле она проявляет защитные антиоксидантные свойства. В онкологических клетках, при ее переизбытке, она стимулирует процессы окисления, которые при их переизбытке, оказывают токсическое действие на онкоклетки.

Можно утверждать, что эффект был бы выше, если бы в основу было положено лечение мощными дозами аминолевуолевой кислоты на фоне полного перекрытия поступления углеводов - глюкозы, как конкурентов 5-аминолевуолевой кислоты в онкоклетках. Для этого по нашему мнению необходимо перевести человека на безуглеводную диету в течение 3-х дней, для полного отсутствия в это время в питании человека углеводов, которые в желудочно-кишечном тракте превращаются в глюкозу, крайне необходимую для питания онкоклеток. При таком введении онкоклеток в искусственное глюкозное "голодание" затем человеку необходимо ввести высокие разовые дозы аминолевуолевой кислоты лучше ее комплекса. Необходимое количество препарата из расчета максимально допустимой разовой дозы аминолевуолевой кислоты, не превышающей 210 мг. Под действием ферментов, в организме человека, 5-аминолевуолевая кислота превращается в фотонеактивный гем под действием фермента феррохелатазы, повышая, таким образом, флюоресцентный контраст опухоли и увеличение ее проводимости, относительно окружающих здоровых биологических тканей. При поступление 5-аминолевуолевой кислоты в кровяностные сосуды опухоли, имеющие большую разветвленную сеть с тонкими периферийными сосудами и малой скоростью движения крови в них. Ток крови в этих сосудах опухолевых тканей еще больше уменьшается при их нагревание, что, еще более эффективно, приводит к свертыванию крови в сосудах опухолевых тканей, не позволяя им охлаждаться, в виду отсутствия замкнутой системы кровообращения. В основных органах человека, богатыми кровеносными сосудами, замкнутыми в основную систему кровообращения, происходит охлаждение пограничных здоровых тканей, подверженных ВЧ и СВЧ гипертермии. "Голодная" опухоль максимально насыщается аминолевуолевой кислотой, в 10-15 раз выше, чем в обычных здоровых тканях, стимулирует образование фотонеактивного гема под действием фермента феррахелатазы, в достаточно большом количестве на мембранах и межтканевой жидкости. Именно это химическое соединение образуется в процессе взаимодействия аминолевуолевой кислоты и внутренней среды организма.

Аминолевуолевая кислота активно импортируется в эндоплазматические ретикулы (ЭПР) (Эндоплазматическую сеть, состоящую из мембран и задающую направленность, и активный транспорт субстратов против градиентов) клеток. Следует отметить, что энергетические процессы в онкоклетках переносятся из метахондрий в эндоплазматический ретикул. Именно здесь в ЭПР и накапливается 5-аминолевуолевая кислота и среда онкоклетки в этом месте существенно отличается от обычных клеток, она просто здесь перевосстановлена. "Голодная" онкоклетка в это время может многократно накапливать в себе 5-аминолевуолевую кислоту, т.к. воспринимает ее на своих мембранных транспортерах за глюкозу. Поскольку, глюкозопотребляющих рецепторов в онколетке многократно больше, чем у здоровых, хотя транспортные системы поставки глюкозы и протопорфирина IX аминолевуолевой кислоты в клетку общая, это и является для онкоклеток "Троянским конем". Таким образом, можно очень просто обмануть онкоклетки и закачать в них 5-аминолевуолевую кислоту, с решением проблемы подачи мегадоз протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты и тогда феномен гибели онкоклеток, под воздействием ВЧ и СВЧ электромагнитной гипертермии, и фотолюминисентной терапии будет многократно усилен.

"Голодная" опухоль максимально насыщается протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислотой в 8-10 раз выше, чем в обычных здоровых тканях, в достаточно большом количестве накапливается на мембранах и межтканевой жидкости." Голодная" опухоль при отсутствии глюколиза максимально в течение 3-5 часов насыщается, и многократно выше, чем в обычных здоровых тканях, стимулирует образование макрофагов и, Т-лимфоцитов под действием фермента феррахелатазы, в достаточно большом количестве на мембранах и межтканевой жидкости. Именно это химическое соединение образуется в процессе взаимодействия протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислотой и перекиси водорода во внутренней среде организма. Под действием окислителя радикалов липоперикисей и образования водорода, значительно усиленным температурным и действием и дополнительным фотодинамическим действием электромагнитных полей ВЧ и СВЧ происходит образование активных водородных и кислородных радикалов, которые затем вступает в реакцию с супероксидными радикалами, ускоряющих и образующих внутреннюю перекись (диоксид), H₂O₂ при гипертермическим их разложением, ВЧ и СВЧ энергией протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислотой. В этом случае происходит многократное усиление в образовании возбужденных молекул кислорода. Переход молекул протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты и внутренней перекиси водорода из возбужденного в основное состояние сопровождается испусканием квантов света, и сильным свечением. В результате этих химических реакций связанных с высоким выделением активных форм водорода и кислорода и органическими свободными радикалами, выжигаются онкологические клетки.

Метод "избирательного голодания" онкоклеток поверхностных и глубоко расположенных в теле человека, путем последующего введения или приема различных сенсибилизаторов, для избирательного максимального насыщения опухолевых клеток высокоэлектропроводящими электронно-ионными растворами электрофотосенсибилизаторов при максимальном разделении электрофизических свойств, опухолевых и здоровых тканей с последующим избирательным воздействием на них электромагнитными полями высокой частоты в комплексе с другими методами - это самое актуальное научно- практическое направление в борьбе с онкологическими заболеваниями.

Ряд исследователей утверждают, что минимолярная концентрация протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты, являющегося прооксидантом (липоокисляющиеся соединения, нейтрализующие свободные радикалы), в крови и тканях убивают раковые клетки, не затрагивая здоровых, за счет вызываемого локального оксидативного стресса-процесса повреждения, в результате окисления, клеточной ДНК и истощения аденозинтрифосфата (АТФ)-источника энергии клетки за счет дополнительного воздействия ВЧ и СВЧ энергии, протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислотой и внутриклеточных перекисей водорода в числе других сопутствующих ей молекул, агрессивного воздействия, вызывает сбой функционирования определенного фермента, ответственного за "питание" клеток злокачественных опухолей, могут накапливаться в цитозоле клеток. Предполагается, что при дальнейшем воздействии ВЧ и СВЧ энергии нарушаются эндотелии кровеносных сосудов опухолей и стимулируются цитокиновые реакции, ФНО - а, активизирующие микрофаги, лейкоциты и лимфоциты активно повреждают опухолевые клетки и вызывают стойкий 100% лечебный эффект.

Опухолевые клетки накапливают, в отличие от нормальных, значительное количество гомоцистеин теолактона (HTL). До вставки в белок гомоцистеина, он становиться биологическим браком, в виде (HTL). В обычных клетках гомоцистеина мало, поэтому и теолактон из него практически не образуется, но превращение в раковую клетку требует значительной активизации метилирования, что в свою очередь запускает специальный биохимический цикл, в котором участвует гомоцистеин. В этом случае белок, синтезирующая машина раковой клетки, работает на полную мощность, поэтому чаще ошибается, принимая протопорфирин IX 5-аминолевуолевой кислоты за глюкозу.

Протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты активно импортируется в эндоплазматические ретикулы (ЭПР) (Эндоплазматическую сеть, состоящую из мембран и задающую направленность и активный транспорт субстратов против градиентов) клеток. Следует отметить, что энергетические процессы в онкоклетках переносятся из метахондрий в эндоплазматический ретикул. Именно здесь в ЭПР и накапливается протопорфирина IX и среда онкоклетки в этом месте существенно отличается от обычных клеток, она просто здесь перевостановлена. С этого момента можно начать с помощью ВЧ и СВЧ электромагнитной гипертермии разрушительное действие протопорфирином IX 5-аминолевуолевой кислотой и ВЧ и СВЧ энергией на онкоклетку. "Голодная" онкоклетка в это время может многократно накапливать в себе протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты, т.к. воспринимает ее на своих мембранных транспортерах за глюкозу.

Изучение биофизического и биохимического механизмов определяют две концепции гибели онкоклеток, одна предполагает значимость другая значимость ВЧ и СВЧ гипертермии. В общем объединении этих методов приведет к явной гибели онкоклеток. Основная задача для исследователей, заключается в том, чтобы как можно больше усилить эффект максимального избирательного поглощения протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты раковыми клетками с одновременным последующим высокочастотным облучением онкоклеток с целью повышения эффективности лечения до 100%.

Уже доказано, что такой эффект возможен на примере обеззараживания биологических объектов от вирусных, грибных и бактериальных инфекций ВЧ и СВЧ энергией, Многочисленные исследования проведенные нами в Красноярском ГАУ и ВИЗРе г. Санкт-Петербурга подтвердили 100% эффективность обеззараживания семян овощных культур и живых биообьектов насыщенных высокопроводящими электронно-ионными растворами микроэлементов ВЧ и СВЧ энергией против вирусных инфекций, имеющих похожее происхождение с онкоклетками. Результаты приведены в следующих работах: А.с. №563938 СССР. Способ обработки семян сельскохозяйственных культур / Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. - Опубл. 16.03.1977, Бюл. №25. Свидетельство СССР №950214. Способ предпосевной обработки семян / Цугленок Н.В. - Зарегистрировано в реестре 14.04.1982. 45. Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ и СВЧ: методические рекомендации / Н.В. Цугленок. - М.: Агропромиздат, 1989. Методические рекомендации по использованию энергии ВЧ и СВЧ в процессах подготовки семян к посеву / Н.В. Цугленок. - М: РЖ Госагропром СССР, 1989. - 19 с. Пути обеззараживания семян томатов против вирусной инфекции / Ю.И. Власов [и др.] // Всероссийский НИИ защиты растений (ВИЗР). - 1989. - Т. 71. - С. 49-54. Способ обеззараживания яичного порошка. Номер патента: 1734632. Опубликовано: 23.05.1992 г. Авторы: Цугленок Н.В., Колмаков Ю.В. МПК: А23в 5/02. Способ приготовления среды для разбавления спермы производителя Номер патента: 1769422. Опубликовано: 27.06.1995. Авторы: Цугленок, Осташко, Шахматов, Силантьева, Концедал.

Доказано, что онковирусы под действием канцерогенов встраиваются в здоровую клетку и со временем растворяются в ней превращая ее в онкоклетку. Любые вирусы убиваются температурой или кислотой. Другие методы против онковирусов и онкоклеток в основном бессильны их просто нет. Особого внимания заслуживает в этом направлении новый фотодинамический метод использования лазерных фотосенсибилизаторов. Но малая глубина проникновения электромагнитной волны лазерных излучателей не позволяет выжигать глубокорасположенные злокачественные опухоли.

Необходимо отметить еще один очень важный биофизический процесс-увеличение удельной электропроводности вирусов состоящих из белковой оболочки наполненной смесью нуклеиновых кислот и аналогично опухолевых клеток, наполненных растворами межклеточной жидкости определяемых значительной концентрацией ионов и электронов и их подвижностью в сравнении со здоровыми тканями… При повышении температуры при ВЧ и СВЧ нагреве в опухолевых тканях подвижность ионов и электронов значительно возрастает, увеличивая их электропроводность и диэлектрические потери, что еще больше усиливает их избирательный нагрев и апоптоз опухолевых тканей.

Самое главное, что данный метод безвреден, не обладает особыми побочными эффектами для биологических объектов.

Этот эффект излечения объясняется тем, что в это время за 3 часа в нормальных клетках живых биологических объектах протопорфирина IX аминолевуолевой кислоты быстро превращается в двухвалентный гем железа, под действием фермента феррохелатазы. Сохраняя при этом высокий контраст содержания протопорфирина IX аминолевуолевой кислоты в опухоли, что значительно увеличивает ее концентрацию и соответственно увеличивает электрическую проводимость со значительным изменением диэлектрических свойств опухолей, относительно окружающих здоровых биологических тканей.

Опухолевые клетки накапливают, в отличие от нормальных, значительное количество гомоцистеинтеолактона (HTL). До вставки в белок гомоцистеина, он становиться биологическим браком, в виде (HTL). В обычных клетках гомоцистеина мало, поэтому и теолактон из него практически не образуется, но превращение в раковую клетку требует значительной активизации метилирования, что в свою очередь запускает специальный биохимический цикл, в котором участвует гомоцистеин. В этом случае белок, синтезирующая машина раковой клетки, работает на полную мощность, поэтому чаще ошибается, принимая протопорфирин IX 5-аминолевуолевой кислоты за глюкозу.

Под действием ВЧ и СВЧ энергией протопорфирин IX 5-аминолевуолевой кислоты активно импортируется в эндоплазматические ретикулы (ЭПР) (Эндоплазматическую сеть, состоящую из мембран и задающую направленность и активный транспорт субстратов против градиентов) клеток. Следует отметить, что энергетические процессы в онкоклетках переносятся из метахондрий в эндоплазматический ретикул. Именно здесь в ЭПР и накапливается протопорфирин IX 5-аминолевуолевой кислоты и среда онкоклетки в этом месте существенно отличается от обычных клеток, она просто здесь перевосстановленна. С этого момента можно начать с помощью ВЧ и СВЧ фотоэлектромагнитной гипертермии и фотолюминисентной терапии разрушительное действие 5-аминолевуолевой кислоты и ВЧ и СВЧ энергией на онкоклетку. "Голодная" онкоклетка в это время может многократно накапливать в себе 5-аминолевуолевую кислоту, т.к. воспринимает ее на своих мембранных транспортерах за глюкозу.

Основная задача для исследователей, остается в том, чтобы как можно больше усилить эффект максимального избирательного поглощения протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты раковыми клетками и повысить эффективность лечения, за счет увеличения электропроводности метахондрий и ретикулумам раковых клеток. Уже доказано, что такой эффект возможен, а самое главное, что он безвреден, без особых побочных эффектов. Электропроводность раковых клеток обусловлена наличием в них подвижных заряженных электронов на ретикулумах и в ядре клетки и ионов в митохондриях клетки. Величина электропроводности зависит от количества электрических зарядов и их подвижности. Электропроводность живых тканей определяется концентрацией ионов и их подвижностью, которая в различных тканях разная, в связи с чем, биологические объекты обладают свойствами проводников, полупроводников и диэлектриков. В межклеточной жидкости содержится максимальное содержание ионов и удельная электропроводность опухолевых тканей высока и составляет более 1 См⋅м-1. Крупные белковые молекулы имеют более низкую электропроводность, до 0,003 См⋅м-1. Внутриклеточные мембраны имеют проводимость ниже (1-3⋅10^-5) См⋅м-1. Наибольшие величины электропроводности в организме человека имеют жидкие среды (кровь, лимфа, желчь, моча, спинно-мозговая жидкость и опухолевой клетки (0,6-2,0 См⋅м-1) и мышечная ткань (0,2 См⋅м-1). Самую низкую удельную электропроводность имеет костная, жировая и нервная ткани, в особенности грубоволокнистые соединительные ткани и ткани зубной эмали (10^-3-10^-6 См⋅м-1). Значительно более сложный характер носит электропроводность клеток и тканей при ВЧ и СВЧ токах.

Биофизический смысл данного метода заключается в избирательном максимальном насыщении и накоплении в опухолевых клетках высокоэлектропроводящих электронно-ионных растворов электрофотосенсибилизаторов и в максимальном разделении электрофизических свойств, опухолевых и здоровых тканей 5-аминолевуолевой кислотой и существенным увеличением разницы электрических потенциалов опухолевых и здоровых клеток в межклеточной среде и на стенках ретикулума. В этом случае биологические объекты обладают проводимостью и емкостным сопротивлением, характеризующимся диэлектрической проницаемостью. Частотная зависимость электрических параметров и поглощение энергии электромагнитного поля определяются размерами и формой клеток, величиной их проницаемости, соотношением между объемом клеток и межклеточных пространств, концентрацией свободных ионов в клетках и содержанием в них свободной воды. Все эти факторы приводят к изменению электропроводности биологических объектов. Особенно значимым фактором для метаболизма онкологических клеток является содержание в них глюкозы или ее заменителей, в данном случае 5-аминолевуолевой кислоты. Если в организме человека есть злокачественные опухоли и метастазы, которые активно и интенсивно усваивают глюкозу или ее заменитель 5-аминолевуолевую кислоту, она преобразовывается в АТФ в раковых клетках и значительно ниже, чем в здоровых, в результате чего, раковые клетки сильно разогреваются и повышают температуру тела человека на 1-2°С. Данный физиологический механизм индуцирует повышение температуры опухолевых и близлежащих к ним нормальных тканей. Суммарный подъем температуры, в настоящее время, регистрируется СВЧ-радиометром позволяющим с точностью 0.3°С определять температуру в глубоко расположенных опухолевых и здоровых тканях тела человека.

Данный процесс частично был изучен нами при воздействии на биологический объект с опухолевыми тканями, которые подвергались ежедневному комплексному воздействию постоянного магнитного поля с интенсивностью 25 мкТл и переменного магнитного поля частотой 3,1 Гц и интенсивностью 5 мкТл, экспозиции 60 минут в день единовременно, в течение 5 дней. Предлагаемый способ воздействия постоянного и переменного воздействия на ионный обмен в митохондриях клеток и на отрицательно заряженные электроны на ретикулумах и ядрах клеток позволял осуществлять индукцию гибели опухолевых клеток при помощи магнитотерапии, что на 40%, по сравнению с контролем, освобождало биологические объекты от опухолевых клеток (патент №2307681, авторы: Цугленок Н.В., Сергеева Е.Ю., Климацкая Л.Г. RU). Поэтому данное направление использования магнитных и электромагнитных полей и их воздействие на энергетику опухолевых клеток заслуживают особого внимания, подтверждается исследователями из Южной Кореи, которые предложили использовать для уничтожения опухолевых клеток мощное магнитное поле. В мощном магнитном поле опухоль начинает убивать сама себя.

Известен способ разрушения раковых клеток при СВЧ-облучения (Патент РФ №2174021, МПК A61N 5/02) перед воздействием гипертермии осуществляют воздействие на опухоль СВЧ излучением с длиной волны 1,3-2 см и выявляют значение резонансной частоты поглощение опухолями. После чего осуществляют аналогичное воздействие на пограничное с опухолью здоровые ткани и выявляют значение резонансной частоты поглощение этих здоровых тканей. Одновременно с гипертермией осуществляют контроль значений резонансных частот поглощение энергии опухолями и здоровыми тканями и при сближении значений резонансных частот поглощение энергии опухолями и здоровыми тканями судят об эффективности лечения. Данный способ позволяет повысить эффективность лечения опухоли методом СВЧ гипотермии при их нагреве до 43°С.

Основным недостатком данного способа является небольшая разница в нагреве опухолевых и здоровых тканей.

Известен способ деструкции раковых клеток опухолевых тканей (Патент РФ №2106159 МПК A61N 5/02, A61N 5/6) сущность изобретения включает внедрение в область локализации опухоли ферромагнитных частиц, с последующим индукционным локальным нагревом, в диапазоне температур от 42°С до 45°С, в течение времени, определяемая видом опухоли, ее размерами, локализацией и типом ферромагнитных частиц, выбранных для индукционного нагрева, при этом нагрев проводят только в моменты уменьшения кровенаполнения ткани т.е. в моменты выдоха и диастопы сердца пациента. Диапазон нагрева контролируют по СВЧ глубинному термометру, а нагрев ведут автоматически, с помощью компьютера, в режиме биоправления, по алгоритмам математической модели колебаний теплопроводности и теплоемкости ткани, гистерезиса нагрева и теплоотвода.

Основными недостатками данного способа является малая локализация магнитных частиц в опухоли и трудности поддержания фиксированной температуры в различных пространственных областях опухоли, что не приводит к полному излечению пациентов.

Известен способ разрушения раковых опухолей при использовании магнитных наночастиц (Presentation of a new magnetic field therapy system for the treatment of human solid tumors with magnetic fluid hyperthermia. Andreas Jordan, Regina Scholz, Klaus Maier-Hau, Manfred Johannsen, Peter Wust, Jacek Nadobny, Hermann Schirra, Helmut Schmidt, SerdarDeger, Stefan Loening, Wolfgang Lanksch, Roland Felix. Journal of Magnetis mand Magnetic Materials 225(2001)118-126).

Разрушение раковых клеток основано на термолизе магнитных наночастиц, вводимых в опухоль, и индукционного их нагрева в переменном магнитном поле на частотах 50-100 кГц.

Однако данный способ не позволяет локально разрушить раковые клетки и требует мощных электромагнитов с токами в десятки кА на относительно высоких частотах. Кроме того, мощные переменные магнитные поля могут оказывать влияние на процессы движения и диффузии ионов через мембраны клеток, а также порождать индукционные переменные электрические поля, влияющие на работу нейронных сетей в организме человека, связанным с нагревом не только магнитных частиц, но и всех клеток, находящихся в области введения магнитных частиц, и сильной пространственной неоднородностью температуры нагрева как внутри опухоли так и здоровых тканей.

Известен способ близкофокусной рентгенотерапии с суммарной очаговой зоной 100-120 Гр и дистанционной гамма - терапии при лучевом разрушении злокачественных клеток с суммарной очаговой зоной 30-40 Гр (см. Ш.Х. Ганцев. Онкология, М.: Медицинское информационное агентство. 2004, с. 190-204; Stephen J., Withrow Е., MacEwen G. Smalanimalclinicaloncology - 2001, p.305-308).

Однако данный способ, несмотря на распространенность, обладает следующими недостатками. При лечении некоторых типов злокачественных новообразований, например меланомы, с помощью дистанционной гамма -терапии даже в сочетании с иммунотерапией, как показывает опыт, приводит к 75-90% рецидиву опухолей, а через 2-6 месяцев возникаю метастазы.

Известен нейрон - захватный способ селективного разрушения меланомы (см. В.Н. Митин, Н.Г. Козловская, A.M. Арнопольская Нейрон-захватная терапия опухолей ротовой полости у собак. Всероссийский ветеринарный журнал. 2006. №1, с. 9-10).

Способ включает введение в кровь внутривенно L - борфенилаланина, который селективно накапливается в определенной опухоли- меланоме, так как L - фенилаланин является незаменимой аминокислотой, из которой вырабатывается меланин, образующий меланоциты, содержащиеся в клетках меланомы. Таким образом, происходит селективное накопление L-борфенилаланина в клетках меланомы. При облучении пространственной зоны, соизмеримой с опухолью, содержащей L - борфенилаланин, пучком медленных нейронов, получаемых по нейроноводу из ядерного реактора, происходит разрушение клеток меланомы вследствие индуцированного вторичного локального излучения бора.

Однако данный способ обладает следующими недостатками:

1. Радиационное облучение пациентов, которое лишь частично уменьшается при использовании литиевого защитного фартука.

2. Сложная и очень дорогая установка, включающая компактный ядерный реактор, требующий для обслуживания квалифицированных специалистов немедицинского профиля, в частности физиков-ядерщиков.

3. Длительное время облучения пациентов в течение часа при мониторинге сердечно-сосудистой системы.

4. Применение общей анестезии.

Известен способ фотодинамического разрушения опухолей, включающий внутривенное введение фотосенсибилизатора и облучение опухоли непрерывным лазерным излучением с длиной волны, совпадающей с полосой поглощения фотосенсибилизатора (см. Photodynamictherapy / Ed.T.J.Dougherty / J.Clin.LaserMedSurg. 1996, Vol.14, P219-348; Патент РФ №2184578, МПК A61N 5/06). Селективный фотодинамический механизм разрушения раковых клеток основан на более высокой плотности (контрастности) накопления фотосенсибилизатора в опухолевых клетках по сравнению со здоровыми клетками, что связано с большой плотностью кровеносных сосудов в опухоли по сравнению со здоровой биотканью.

Однако этот контраст для различных опухолей не превышает двух-трех раз. При поглощении лазерного излучения фотосенсибилизатором молекулы красителя переходят в возбужденное электронное состояние и при столкновение с молекулами кислорода, растворенного в биоткани, переводят его из невозбужденного в возбужденное электронное синглетное состояние, с типичным временем жизни несколько микросекунд. За это время молекулы синглетного кислорода, пройдя характерный путь, соизмеримый с размерами клеток при взаимодействии с плазматической мембраной клетки, повреждают ее, и клетка гибнет вследствие некроза. Таким образом, разрушение клеток происходит лишь во время воздействия лазерного излучения в пространственной области облучения лазерным пучком.

Фотодинамический способ при разрушении раковых клеток имеет ряд недостатков. Используемые в практике фотосенсибилизаторы-фталационины, порфирины, хлорины имеют полосы поглощения фотосенсибилизаторов в ультрафиолетовой или видимой области спектра, и используемые лазеры не могут эффективно проникает на глубину, не превышающую нескольких миллиметров. Кроме того, фотодинамеческий способ обладает малой контрастностью накопления фотосенсибилизаторов в раковых клетках.

Наиболее близкий к заявленному является способ разрушения биоткани, заключающийся во введении в нее этанола с помощью полой игры, отличающийся тем, что вводят 95% этанол в количестве, равном половине объема биоткани, подлежащей разрушению, затем вводят 5 мл 20-30% этанола, после чего проводят нагрев высокочастотным током с одновременным введением 20-30% этанолом в количестве, равном объему биоткани, подлежащей разрушению. Устройство содержит генератор высокочастотного тока с двумя цилиндрическими электродами, расположенными относительно друг друга коаксиально, внутренней в виде полой иглы, через которую в опухоль вводится этанол (Реферат №2006113533 заявки на патент РФ). Недостатком данного способа можно отнести: необоснованность избирательного поглощения этанола раковыми и здоровыми клетками, сложность ввода коаксиального электрода в неоднородные опухоли, для организации равномерного нагрева опухолевых тканей не одинаково расположенных от оголенного конца иглы.

Задачей настоящего изобретения является локальное разрушение глубоко расположенных в биотканях злокачественных новообразований при их ВЧ и СВЧ - нагреве и при вторичном нагреве пограничных слоев опухолевых и здоровых тканей за счет теплопередачи высокой температуры из опухолевых тканей при минимальном разрушении окружающих здоровых клеток биоткани.

После приема раствора "Аласенс" для его максимального накопления и сохранения в значительном количестве в опухолевых тканях организма человека необходимо для его накопления в опухолевых тканях, 3-6 часов. Максимальное содержание протопорфирина IX аминолевулиновой кислоты в опухолевых тканях наступает именно в этот период времени, и он выше, чем в здоровых тканях в 10-15 раз за счет избирательного поглощения этой кислоты опухолевыми тканями. При одновременной избирательной ВЧ и СВЧ гипертермии опухолевых клеток по истечению 8 часов после приема препарата Аласенс в течении 180 сек фотоволновым излучением на разрешенных частотах колебаний электромагнитного поля f=13,56 мГц, f=40,68 мГц, f=433 92 мГц, f=915 мГц и f=2400 мГц, со скоростью нагрева 0,055°С/сек до конечной температуры для нагрева опухолевых клеток 46.5°С. В это время после 6-8 часов в нормальных клетках живых биологических объектах Аласенс быстро превращается в фотонеактивный гем под действием фермента феррохелатазы. Результатам этого является, высокий флюоресцентный контраст опухоли и увеличения ее проводимости (диэлектрических свойств) относительно окружающих здоровых биологических тканей, достигающей разницы 10-15 кратной величины для различных опухолей. Это позволяет при проведении флюоресцентной диагностики уточнять границы опухолей и одновременной гипертермии опухолевых клеток энергией волнового излучения и выявлять, и разрушать, таким образом, даже неопределяемые опухолевые образования, находящиеся в глубоких слоях биологического объекта энергией волнового излучения.

Согласно проведенным исследованиям по ВЧ и СВЧ гипертермии опухолевых тканей, при температуре 46.5°С граница между зоной некроза и здоровой тканью составляет несколько клеток. Зона разрушения опухолевой ткани включает небольшую зону периферии нормальных здоровых тканей, что исключает перерождающие клетки из метастазирования путем их вторичного некроза от опухолевых тканей.

Физическая природа микроволнового излучения, это физическое поле, движущихся электрических зарядов, в электрическом и магнитном полях, представляющих из себя единое электромагнитное поле (ЭМП), характеризующегося частотой колебания f. Отличие только в частоте, с которой происходят электромагнитные колебания соответствующей длиной волны. Биологическое действие ЭМП на живой организм заключается в поглощение энергии биологическими тканями, насыщенных протопорфирином IX, характеризующимися биофизическими параметрами-диэлектрический постоянный и проводимостью.

Ткани человеческого организма, в связи с большим содержанием в них воды, следует рассматривать как диэлектрики с потерями. При общем облучении тела, энергия ЭМП проникает на глубину 0,5 длины волны. Интенсивность воздействия, экспозиция и диэлектрические потери и проводимость характеризуют избирательное поглощение ЭМП различными тканями при одной и той же плотности ЭМП излучения.

где, λ - длина волны;

с - скорость распространения электромагнитной волны;

f - частота колебаний электромагнитного поля.

Частота, с которой, происходят, колебания электромагнитного поля в значительной степени влияет на глубину проникновения электромагнитной волны в биологический объект.

Причина заключается в соизмеримости с различными физическими объектами. При f=13,56 МГц, длина волны ЭМП λ=22 м, при f=40,68 МГц, длина волны ЭМП λ=7,4 м, при f=433,92 МГц, длина волны ЭМП λ=69 см, при f=915 МГц, длина волны ЭМП λ=33 см, и при f=2450 МГц, длина волны ЭМП λ=12,2 см. (Таблица 1)

Это определяет выбор оборудования для локальной гипертермии опухолей расположенных на разных глубинах в биологических объектах.

Опухолевые ткани насыщенные протопорфирином IX 5-аминолевуолевой кислоты в 10-15 раз превышают ее содержания в здоровых тканях, соответственно, во столько раз отличается и ее электропроводность т.е. способность опухолевых тканей проводить электрический ток обусловлены наличием в опухолях кислотного электролита, свободных носителей заряда - электрически заряженных частиц которые под воздействие внешнего электрического поля в толще опухоли, создают ток проводимости.

Еще одним важным параметром диэлектрических и полупроводниковых материалов какими являются опухоли являются диэлектрические потери они служат для определения электрической мощности затрачиваемой на нагрев диэлектриков и полупроводников находящихся в электромагнитном поле. В справочной литературе для характеристик способности диэлектрика поглощать энергию переменного электрического поля использует tgδ угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемостью ε. Физический смысл tgδ состоит в наличии диэлектрических потерь приводящих к сдвигу фазы между током и напряжением где угол между ними становится меньше 90° на величину, количественные потери волновой энергии оказываются пропорциональны диэлектрическим потерям ε tgδ.

Потери на электропроводность в диэлектриках имеющих низкое удельное объемное сопротивление, например, относится абсолютно химически чистая вода. В природе вода является прекрасным растворителем и хорошо растворяет кислоты и по этому электропроводность такой воды имеет большое количество заряженных ионов, которые под воздействием переменного электрического поля, начинают двигаться в такт изменяющемуся волновому электромагнитному полю, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Опухолевые ткани максимально насыщенные 5-аминолевуолевой кислотой, в этом случае являются полупроводниками содержащими в несколько раз больше заряженных ионов в сравнении с окружающими здоровыми тканями и соответственно их скорость нагрева во много раз будет выше, чем окружающих здоровых тканей за одно и тоже время. В таких опухолевых тканях также дополнительно наблюдаются релаксационные диэлектрические потери обусловленные поворотом полярных молекул воды в направление силовых линий электрического поля. Возникает внутримолекулярное трение, которое еще раз усиливает нагрев опухолевых тканей.

Удельная мощность диэлектрических потерь, отнесенных к единицы объема диэлектрика называют диэлектрическими потерями, которые можно рассчитать по формуле.

Данное соотношение определяет степень нагрева различных структур опухолевых и здоровых тканей биологического вещества в электрическом поле. Для этого необходимо знать ε и tgδ опухолевых и здоровых тканей, и таким образом очень точно рассчитать скорость нагрева до заданной температуры нагрева опухолевых и окружающих здоровых тканей в однородном электромагнитном поле (ЭМП).

Избирательное поглощение протопорфирина IX 5-аминолевуолевой кислоты опухолевыми тканями приводит к их избирательному нагреву опухолей и электромагнитной фотолюминисенции до более высокой температуры 46,5°С при нагреве за это же время, окружающих их здоровых тканей до температуры 40°С, что приводит к инноктивации опухолевых тканей и их последующим разрушением, которые потом, в течении нескольких дней, безболезненно выводятся организмом. Скорость нагрева фотоволновой энергией электромагнитного поля зависит от мощности диэлектрических генераторов и магнетронов.

Зная удельную мощность выделяемую в биологическом объекте с учетом ε и tgδ опухолевых и здоровых тканей, можно очень точно рассчитать скорость нагрева до заданной температуры нагрева опухолевых и окружающих здоровых тканей в однородном электромагнитном поле (ЭМП). по формуле:

При колебательной мощности генераторов электромагнитного поля 700-850 Ватт можно нагреть 200-300 грамм опухолевых тканей до температуры 60°С за 2-3 минуты, удельная мощность, выделяемая в опухолях, и температура их нагрева определяется по формуле:

где, Со - теплоемкость опухоли, кал;

m - масса опухоли в граммах;

ΔТ - разность температур нагрева;

t - время нагрева, сек.

Данная формула позволяет подобрать необходимую общую удельную мощность для ВЧ и СВЧ нагрева опухолевых тканей до заданной разницы температур нагрева и удельную мощность выделяемую в здоровых тканях определяемую по формуле:

^{Общую удельную мощность выделяемую в опухолевых и здоровых тканях определяется по формуле:}

Тогда общая удельная мощность с учетом диэлектрических свойств ε и tgδ в области облучения опухолевых и здоровых тканей определяется по общей формуле:

Зная диэлектрические свойства опухолевых и здоровых тканей можно расчетным путем определить температуры их нагрева ΔT до необходимых заданных температур и определить время нагрева t и общую удельную мощность , облучаемой области. Таблица 2.

Аналогично, зная диэлектрические параметры εtg δ и удельную плотность опухолевых тканей в биологических объектах γ гр/см³, можно расчетным путем найти удельную мощность, выделяемую в опухолевых тканях , насыщенных различными электрофотосенсибилизаторами и определить заданную температуру и рассчитать время их нагрева ВЧ и СВЧ энергией, по выше приведенным формулам.

Изобретение относится к медицине и предназначено для индукции гибели опухолевых клеток в живых биологических объектах высокоэлектропроводящим раствором 5- аминолевулиновой кислотой и электромагнитной ВЧ и СВЧ энергией фотоволнового излучения, известное как ВЧ и СВЧ гипертермия. Описан способ инициации гибели опухолевых клеток, предназначенный для локального лечения онкологических больных, имеющих опухолевые ткани в различных органах тела человека, характеризующийся тем, что до лечения, человек в течении 3 дней переводится на без углеводную диету, для создания глюкозного «голодания» и последующего максимального насыщения онкоклеток электронно-ионным раствором протопорфирина IX 5-аминолевулиновой кислоты препарата «Аласенс» введенным в вену в мегадозе 36 мг/кг массы тела для их максимального накопления в опухолевых тканях, в 10-15 раз больше, чем в здоровых через 3-6 часов, проводится избирательная гипертермия опухолевых тканей СВЧ энергией в соответствии, с глубиной их расположения и глубиной проникновения электромагнитной волны в тело человека 6,1 сантиметра, на разрешенной частоте f=2450 МГц, с общей скоростью нагрева опухолевых тканей 0,06°С/сек, в течение 180 сек до температуры опухолевых тканей 46.5°С, при нагреве здоровых тканей не выше 40°С. Технический результат – локальное разрушение глубоко расположенных в биотканях злокачественных новообразований при их ВЧ и СВЧ - нагреве и при вторичном нагреве пограничных слоев опухолевых и здоровых тканей за счет теплопередачи высокой температуры из опухолевых тканей при минимальном разрушении окружающих здоровых клеток биоткани. 2 табл.

Способ инициации гибели опухолевых клеток ВЧ и СВЧ энергией, предназначенный для локального лечения онкологических больных, имеющих опухолевые ткани в различных органах тела человека, характеризующийся тем, что до лечения, человек в течение 3 дней переводится на безуглеводную диету, для создания глюкозного «голодания» и последующего максимального насыщения онкоклеток электронно-ионным раствором протопорфирина IX 5-аминолевулиновой кислоты препарата «Аласенс» введенным в вену в мегадозе 36 мг/кг массы тела для их максимального накопления в опухолевых тканях, в 10-15 раз больше, чем в здоровых через 3-6 часов, проводится избирательная гипертермия опухолевых тканей СВЧ энергией в соответствии, с глубиной их расположения и глубиной проникновения электромагнитной волны в тело человека 6,1 сантиметра, на разрешенной частоте f=2450 МГц, с общей скоростью нагрева опухолевых тканей 0,06°С/сек, в течение 180 сек до температуры опухолевых тканей 46.5°С, при нагреве здоровых тканей не выше 40°С.