Иногда сделать новое лекарство или косметическое средство – это меньше полдела, проблема доставить активные ингредиенты состава до места назначения: к клеткам, тканям, к органам. Перед косметологами такая проблема стоит постоянно, поскольку наружный слой кожи – эпидермис не пропускает сквозь себя ничего постороннего. В приватных беседах косметологи честно признаются: какие бы замечательные вещества ни содержал крем, на практике малая толика их проникает через эпидермис в дерму и выполняет полезную работу по омолаживанию кожи. Популярность того или иного крема, если говорить честно, в значительной степени заслуга рекламы. С наночастицами золота та же история: несмотря на их крайне малые размеры (много меньше больших молекул косметических веществ), эпидермис неохотно пропускает наночастицы в дерму.
Как же быть?
Вот тут и пришел на помощь диамагнетизм, открытый Майклом Фарадеем в 1845 году. Изучая поведение веществ в магнитном поле, он обнаружил: одни притягиваются к магниту, а другие отталкиваются. Вещества, которые притягивались и приобретали остаточную намагниченность, то есть сами становились магнитами, были названы ферромагнетиками. К ним относятся железо, кобальт, никель и ряд сплавов. Вещества, которые притягивались к магниту, но остаточной намагниченностью не обладали, были названы парамагнетиками. Это платина, натрий, алюминий, хром и ряд других. Такие вещества, как золото, серебро, медь, цинк, свинец, кислород, вода, отталкиваются от магнита – это диамагнетики. Большинство органических соединений также является диамагнетиками.
Явление диамагнетизма Фарадей наблюдал на примере стержня, изготовленного из висмута. Когда к стержню подносили магнит, он разворачивался, отклоняясь от магнита. Висмут – один из самых сильных диамагнетиков.
Диамагнитные свойства других веществ, золота в том числе, очень слабые, они могут наблюдаться лишь на частицах с малой массой. Но наночастицы как раз и обладают очень малой массой! О их диамагнитных свойствах-то и вспомнили, когда встал вопрос, как провести золото через эпидермис в дерму. Решили проверить, не будут ли наночастицы проникать в кожу под действием постоянного магнита, а заодно стали проверять действие электрофореза и медно-серебряных аппликаторов.
Что такое электрофорез, сегодня знает каждый. На тело пациента накладывают два электрода с лекарством. Один электрод подключают к отрицательному полюсу источника тока – катоду, а второй – к аноду, положительному полюсу. Под действием разности потенциалов лекарство разделяется на отрицательные и положительные ионы. К катоду устремляются положительные ионы, называемые катионами. А отрицательные ионы – анионы направляются к аноду. Таким способом лекарство можно доставить практически в любую точку организма. Существуют различные инвазивные электроды, например для введения в желудок, полость матки, даже в мозг.
Поскольку наночастица в коллоидной среде состоит из отрицательного ядра и положительного облака собственных ионов, то под действием разности потенциалов она разделится на две составляющие: ядро устремится к аноду, а ионное облако – к катоду (рис. 11).
Рис. 11
Несмотря на большие возможности, электрофорез имеет и недостатки. Во время процедуры под электродами образуются кислоты и щелочи, которые могут вызвать аллергическую реакцию или ожог. При прохождении электрического тока через тело некоторые пациенты испытывают головокружение. А для тех, кто страдает аритмией и носит кардиостимуляторы, электрофорез противопоказан.
Менее известны биметаллические аппликаторы, состоящие из медной пластинки, частично покрытой слоем чистого серебра. Наложенный на тело аппликатор в контакте с секретами кожи действует по типу элемента Вольты: его медная часть приобретает положительный заряд и выделяет ионы меди, а серебряная составляющая заряжается отрицательно (рис. 12).
Рис. 12. Схема действия биметаллического аппликатора на коже: 1 – медная часть, 2 — серебряная часть, 3 – секреты кожи, 4 – кожа
Процесс идет без внешнего источника тока, а поэтому не носит характер электрохимической реакции и не сопровождается образованием кислот и щелочей. Хотя действие биметаллического медно-серебряного аппликатора намного слабее электрофореза, но у него не выявлено противопоказаний, поэтому он применяется для лечения тонзиллитов, гайморитов, миозитов, артритов, радикулитов, люмбаго, воспаления лицевого, лучевого нервов и т. п. Биметаллические аппликаторы официально зарегистрированы в Министерстве здравоохранения и социального развития РФ и производятся серийно.
Постоянные магниты применяются в медицине очень давно. При воздействии ими на органы и ткани усиливается микроциркуляция крови и лимфы, усиливаются процессы заживления ран, изменяется скорость некоторых ферментных реакций, в результате значительно повышается уровень метаболических процессов, окислительно-восстановительных реакций. В том числе ускоряется синтез коллагена, о роли которого для упругости и красоты кожи мы говорили. Существенно повышается и проницаемость капилляров, а значит, улучшается питание окружающих тканей.
Особенно чувствительны к действию постоянного магнитного поля иммунокомпетентные органы. Например, магнитный массаж грудины, где находится значительное количество красного костного мозга, повышает уровень аутоантител, увеличивается количество лимфоцитов и иммуноглобулинов крови. Магнитное поле оказывает нормализующее действие на вегетативную нервную систему, при воздействии на печень улучшается ее гемодинамика и метаболизм: печень лучше справляется с вредными для организма веществами и успешнее их расщепляет на безвредные компоненты. Магниты действуют успокаивающе на центральную нервную систему.
Постоянные магниты используют при плохо заживающих ранах и язвах, при флебите, тромбофлебите, артрите, артрозе, неврите (воспаление различных периферических нервов), остеохондрозе, люмбаго, воспалительных и обменно-дистрофических заболеваниях. Выявлены и противопоказания: пониженное артериальное давление, плохая свертываемость крови, склонность к кровотечениям, аневризма.
Вероятно, вы уже заметили, что и золото и магниты ? ускоряют синтез коллагена, ? снимают воспалительные процессы, ? ускоряют заживление ран, ? лечат невриты и артриты.
А можно ли добиться, как говорят медики, синергического эффекта, интеграции свойств?
Да. Но сначала я расскажу, какие бывают магниты. Зачем вам эта информация, вы узнаете чуть позже. Но она очень важная!
Из школьного курса физики вы помните, конечно, что магнит имеет два полюса: северный, который принято обозначать латинской буквой N, и южный, обозначаемый буквой S. Магниты притягивают железные предметы. Сильнее или слабее – это зависит от напряженности магнитного поля, обозначаемого в эргах (Э), гауссах (Гс) и теслах (Тл). Это единицы измерения разных систем. 1 Э = 1 Гс = 1000 Тл. Для лучшего представления: напряженность магнитного поля земного шара составляет 0,5 Э – это очень слабое поле. А вот магнитное поле мебельной защелки раз в пятьсот сильнее поля земли. Напряженность поля медицинских магнитов нельзя увеличивать бесконечно, существуют проверенные практикой допустимые нормативы для человеческого организма. Но такие магниты оказались малоэффективными для воздействия на наночастицы диамагнетиков.
Тогда исследователи решили пойти другим путем: увеличивать не напряженность, а градиент магнитного поля. Чем больше градиент магнита, тем сильнее от него будет отталкиваться диамагнитная частица золота. Градиент – это величина, характеризующая скорость убывания напряженности магнитного поля по мере удаления от магнита. Если взять два магнита – большой и маленький – с одинаковой напряженностью полей у их поверхностей, то у маленького магнита градиент окажется больше. Сила его поля будет быстрее убывать по мере удаления от магнита.
Для наглядности представьте большую печь-голландку и маленькую ацетиленовую горелку. Количество энергии, выделяемое печью и горелкой, одинаково: по 20 000 ккал/мин. Но тепло печи вы ощущаете в другом конце комнаты, а приблизившись, можете погреть о печь руки. Над горелкой руки не погреешь: температура ее пламени выше 3000 °С – она легко плавит сталь. Тепла от горелки, отойдя в другой конец комнаты, вы не ощутите. У горелки, по сравнению с печью, градиент выше.
Наночастицы диамагнетиков стремятся покинуть зону высокой магнитной напряженности, где им слишком «жарко», как руке рядом с ацетиленовой горелкой, они спешат переместиться в зону, где напряженность падает. Увеличить градиент можно, располагая полюса магнитов рядом и в одной плоскости. Так был сделан подковообразный магнит.