---

English (Engleză)
Project title: High-Power laser generated ultra-intense transient magnetic field molecular effects on leukemic and lymphomatous cancer cells / HiPoCell 

 

Periode: 18 July 2024 – 31 March 2027

Contact Person:
Project Director: Dr. Aurelian Marcu (INFLPR)

Coordinator:
National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics - I.N.F.L.P.R.
Atomiștilor 409, Măgurele, Romania

Partners:
P1 – National Institute of Physics and technology - ‘Horia Gulubei (I.F.I.N.-H.H.)
Str. Reactorului nr. 30, Magurele, Ilfov 77125, Romania
P2 – National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucuresti (POLITEHNICA Bucharest)
Splaiul Independentei nr. 313, Sector 6 060042, Bucuresti, Romania

Abstract (Objectives):

Project proposes using High-Power laser generated ultra-intense magnetic pulses to expose and kill specifically iron-tagged acute leukemia and lymphoma cells; this strategy completely reinvents the currently used methods which use prolonged and inefficient cells exposures to low dose magnetic fields generated by conventional devices.

Magnetic fields are presently in vitro tested on cultured cells as an alternative for radiation therapy in cancer. To obtain similar cell lysis effects with X/proton ray irradiation such studies use low intensity pulsed magnetic fields (up to 10 mT) which require prolonged exposure times (for cummulative effects 4-5 days rounds of 2hrs. daily exposure) and whose therapeutic effciency varies with each type of cancer cell studied (less efficient cytolysis). Instead, we use very short pulses (few ns) of ultra strong magnetic fields obtained in the center of mm or less coils bound to thin solid targets irradiated by a High-Power laser pulse ( peak irradiance > 1018 W/ cm2). Using such approach we test their cytolytic efficiency in few minutes sumative exposure on blood white cells from various cancers (acute leukemias and non-hodgkin B cell lymphomas). To potentiate the influence of magnetic fields and to specifically target cytolysis solely on cancer cells (not on adjacent normal cells) they are pre-incubated prior to exposure with iron nanobeads labeled antibodies directed against tumoral surface markers.

Cells exposure to the ultra-intense magnetic pulses will also be performed using a biased magnetic field, initially static and then rotating with the latter main role being to keep the cells in a ‘preexcited’ state and to amplify iron-tagged cells movement into the transitory field (facilitating cell lysis).

Studies of High-Power laser generated strong electromagnetic pulses on cancer cells will represent a step forward in cancer therapies, contributing also to the understanding of how cells respond to such physical challenges. Furthermore, the accumulated knowledge from building generator setups for ultra-intense transient magnetic fields are an important achievement in the fast growing topic of High-Power laser generated EMPs.

 

 

Phases:

---

---

Română (Romanian)
Titlul proiectului: Efectele campurilor magnetice tranzitorii ultra-intense, generate de laserii de mare putere, asupra celulelor canceroase leucemice si limfomatoase / HiPoCell

Perioada: 18 Iulie 2024 – 31 Martie 2027

Persoana de contact:
Director Proiect: Dr. Aurelian Marcu (INFLPR)

Coordonator:
Institutul Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației - I.N.F.L.P.R.
Atomiștilor 409, Măgurele, ROMÂNIA

Parteneri:
P1 – Institutul National de Fizica si Inginerie Nucleara ‘Horia Gulubei (IFIN-HH)
Str. Reactorului nr. 30, Magurele, Ilfov 77125, Romania
P2 – Universitatea Nationala de Stiinta si Tehnologie POLITEHNICA Bucuresti (POLITEHNICA Bucuresti)
Splaiul Independentei nr. 313, Sector 6 060042, Bucuresti, Romania

Abstract (Obiective):

Proiectul propune utilizarea câmpurilor magnetice pulsate ultra-intense generate cu laser de mare putere pentru distrugerea celulelor canceroase de leucemie acută și limfom, marcate cu nanoparticule de fier; această strategie reinventează complet metodele actuale, care utilizează expuneri indelungate a celulelor la câmpuri magnetice slabe generate cu dispozitive convenționale.

Expunerea la câmpuri magnetice este testată în prezent in vitro pe celule de cultura ca o alternativă pentru radioterapie în cancer. Pentru a obține efecte similare de liză celulară cu cele obtinute la iradierea cu raze X/protoni, astfel de studii, folosesc câmpuri magnetice pulsate de joasă intensitate (până la 10 mT) care necesită perioade îndelungi de expunere (pentru efecte cumulative 4-5 zile de expunere zilnică de câte 2 ore) și a căror eficiență terapeutică variază cu fiecare tip de celulă canceroasă studiată (citoliză mai puțin eficientă). In propunerea noastra vom folosi pulsuri foarte scurte (câteva ns) de câmpuri magnetice ultra-intense obținute in centrul unor spire de diametru de 1 mm (sau mai mici), conectate la ținte solide subțiri, iradiate de un impuls laser de mare putere ( iradianta de vârf > 1018 W/ cm2). Folosind o astfel de abordare, testăm în câteva minute de expunere cumulativa eficiența citolitică asupra globulelor albe din sânge, de diferite tipuri de cancer (leucemii acute și limfoame cu celule B non-hodgkin). Pentru a potența influența câmpurilor magnetice și pentru a cauza selectiv citoliza numai a celulelor canceroase (nu și a celulelor normale adiacente), inainte de expunere, acestea sunt pre-incubate cu anticorpi marcați cu nanosfere de fier, anticorpi ce recunosc specific markeri tumorali de suprafață.

Expunerea celulelor la pulsurile magnetice ultra-intense va fi efectuată în prezenta unui câmp magnetic de bias, inițial static și apoi rotațional, având rolul de a menține celulele într-o stare „pre-excitată” și de a amplifica mișcarea celulelor marcate (cu nanostructuri de fier) în câmpul tranzitoriu și facilitând astfel liza celulară.

Studiile asupra celulelor expuse la impulsuri electromagnetice ultra-intense generate cu laseri de mare putere, vor reprezenta un pas înainte în terapiile celulare in cancer dar totodată vor contribui și la înțelegerea modului cum celulele răspund la câmpurile magnetice atat de intense. În plus, instrumentele, setup-urile și cunoștințele de generare a câmpurilor magnetice tranziente ultra-intense vor reprezenta o realizare importantă pentru progresul domeniului în general și pentru generarea de pulsuri electromagnetic (EMP) cu laser de mare putere.

 

Etape:

---