JavaScript hiện không khả dụng trên trình duyệt của bạn.Khi javascript bị tắt, một số chức năng của trang web này sẽ không hoạt động.
Đăng ký thông tin chi tiết cụ thể của bạn và các loại thuốc cụ thể mà bạn quan tâm, sau đó chúng tôi sẽ đối chiếu thông tin bạn cung cấp với các bài viết trong cơ sở dữ liệu mở rộng của chúng tôi và gửi cho bạn bản sao PDF qua email một cách kịp thời.
Kiểm soát chuyển động của các hạt nano oxit sắt từ tính để phân phối thuốc kìm tế bào theo mục tiêu
Tác giả Toropova Y, Korolev D, Istomina M, Shulmeyster G, Petukhov A, Mishanin V, Gorshkov A, Podyacheva E, Gareev K, Bagrov A, Demidov O
Yana Toropova,1 Dmitry Korolev,1 Maria Istomina,1,2 Galina Shulmeyster,1 Alexey Petukhov,1,3 Vladimir Mishanin,1 Andrey Gorshkov,4 Ekaterina Podyacheva,1 Kamil Gareev,2 Alexei Bagrov,5 Oleg Demidov6,71Almazov National Medical Trung tâm Nghiên cứu của Bộ Y tế Liên bang Nga, St. Petersburg, 197341, Liên bang Nga;2 Đại học Kỹ thuật Điện St. Petersburg “LETI”, St. Petersburg, 197376, Liên bang Nga;3 Trung tâm Y học Cá nhân hóa, Trung tâm Nghiên cứu Y học Bang Almazov, Bộ Y tế Liên bang Nga, St. Petersburg, 197341, Liên bang Nga;4FSBI “Viện nghiên cứu cúm được đặt theo tên của AA Smorodintsev” Bộ Y tế Liên bang Nga, St. Petersburg, Liên bang Nga;5 Viện Sinh lý học và Hóa sinh Tiến hóa Sechenov, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, St. Petersburg, Liên bang Nga;6 Viện Tế bào học RAS, St. Petersburg, 194064, Liên bang Nga;7INSERM U1231, Khoa Y Dược, Bourgogne-Franche Đại học Comté Dijon, Pháp Giao tiếp: Yana ToropovaTrung tâm Nghiên cứu Y học Quốc gia Almazov, Bộ Y tế Liên bang Nga, Saint-Petersburg, 197341, Liên bang Nga Tel +7 981 95264800 4997069 Email [email protected] Bối cảnh: Một cách tiếp cận đầy hứa hẹn cho vấn đề độc tính tế bào là sử dụng các hạt nano từ tính (MNP) để phân phối thuốc theo mục tiêu.Mục đích: Sử dụng các phép tính để xác định các đặc tính tốt nhất của từ trường điều khiển MNP in vivo và đánh giá hiệu quả của việc cung cấp MNP bằng magnetron đến khối u chuột in vitro và in vivo.(MNPs-ICG) được sử dụng.Các nghiên cứu về cường độ phát quang in vivo đã được thực hiện ở chuột có khối u, có và không có từ trường tại vị trí quan tâm.Những nghiên cứu này được thực hiện trên một giàn giáo thủy động lực được phát triển bởi Viện Y học Thực nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu Y học Bang Almazov thuộc Bộ Y tế Nga.Kết quả: Việc sử dụng nam châm neodymium đã thúc đẩy sự tích lũy có chọn lọc của MNP.Một phút sau khi tiêm MNPs-ICG cho chuột mang khối u, MNPs-ICG chủ yếu tích tụ ở gan.Trong trường hợp không có và có từ trường, điều này cho thấy con đường trao đổi chất của nó.Mặc dù sự gia tăng huỳnh quang trong khối u được quan sát thấy khi có từ trường, cường độ huỳnh quang trong gan của động vật không thay đổi theo thời gian.Kết luận: Loại MNP này, kết hợp với cường độ từ trường được tính toán, có thể là cơ sở cho sự phát triển việc vận chuyển thuốc kìm tế bào được kiểm soát từ tính đến các mô khối u.Từ khóa: phân tích huỳnh quang, indocyanine, hạt nano oxit sắt, vận chuyển thuốc kìm tế bào bằng magnetron, nhắm mục tiêu khối u
Bệnh khối u là một trong những nguyên nhân chính gây tử vong trên toàn thế giới.Đồng thời, động lực làm tăng tỷ lệ mắc bệnh và tử vong của các bệnh khối u vẫn tồn tại.1 Hóa trị được sử dụng ngày nay vẫn là một trong những phương pháp điều trị chính cho các khối u khác nhau.Đồng thời, việc phát triển các phương pháp để giảm độc tính toàn thân của thuốc kìm tế bào vẫn còn phù hợp.Một phương pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề độc tính của nó là sử dụng chất mang quy mô nano để nhắm vào các phương pháp phân phối thuốc, có thể mang lại sự tích lũy thuốc cục bộ trong các mô khối u mà không làm tăng sự tích lũy của chúng trong các cơ quan và mô khỏe mạnh.sự tập trung.2 Phương pháp này giúp cải thiện hiệu quả và mục tiêu của thuốc hóa trị liệu trên các mô khối u, đồng thời giảm độc tính toàn thân của chúng.
Trong số các hạt nano khác nhau được xem xét để phân phối các tác nhân kìm tế bào có mục tiêu, các hạt nano từ tính (MNP) được đặc biệt quan tâm vì các đặc tính hóa học, sinh học và từ tính độc đáo của chúng, đảm bảo tính linh hoạt của chúng.Do đó, các hạt nano từ tính có thể được sử dụng như một hệ thống sưởi ấm để điều trị các khối u bị tăng thân nhiệt (tăng thân nhiệt từ tính).Chúng cũng có thể được sử dụng làm tác nhân chẩn đoán (chẩn đoán cộng hưởng từ).3-5 Bằng cách sử dụng những đặc điểm này, kết hợp với khả năng tích lũy MNP ở một khu vực cụ thể, thông qua việc sử dụng từ trường bên ngoài, việc phân phối các chế phẩm dược phẩm nhắm mục tiêu sẽ mở ra việc tạo ra một hệ thống máy phát cao tần đa chức năng nhằm hướng các chất kìm tế bào đến vị trí khối u Tương lai.Một hệ thống như vậy sẽ bao gồm MNP và từ trường để kiểm soát chuyển động của chúng trong cơ thể.Trong trường hợp này, cả từ trường bên ngoài và từ cấy ghép được đặt trong vùng cơ thể chứa khối u đều có thể được sử dụng làm nguồn của từ trường.6 Phương pháp đầu tiên có những nhược điểm nghiêm trọng, bao gồm nhu cầu sử dụng thiết bị chuyên dụng để nhắm mục tiêu từ tính của thuốc và nhu cầu đào tạo nhân viên thực hiện phẫu thuật.Ngoài ra, phương pháp này còn hạn chế bởi chi phí cao và chỉ phù hợp với những khối u “bề mặt” nằm sát bề mặt cơ thể.Phương pháp thay thế sử dụng cấy ghép từ tính mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ này, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng nó trên các khối u nằm ở các bộ phận khác nhau của cơ thể.Cả nam châm riêng lẻ và nam châm được tích hợp vào stent trong lòng ống đều có thể được sử dụng làm vật cấy ghép để điều trị tổn thương khối u ở các cơ quan rỗng để đảm bảo tính thông suốt của chúng.Tuy nhiên, theo nghiên cứu chưa được công bố của chúng tôi, những thứ này không có đủ từ tính để đảm bảo giữ lại MNP trong máu.
Hiệu quả của việc phân phối thuốc bằng magnetron phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính của chất mang từ tính và đặc điểm của nguồn từ trường (bao gồm các thông số hình học của nam châm vĩnh cửu và cường độ từ trường mà chúng tạo ra).Sự phát triển thành công của công nghệ phân phối chất ức chế tế bào được hướng dẫn từ tính sẽ liên quan đến việc phát triển các chất mang thuốc có kích thước nano từ tính thích hợp, đánh giá mức độ an toàn của chúng và phát triển một giao thức trực quan cho phép theo dõi chuyển động của chúng trong cơ thể.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tính toán một cách toán học các đặc tính từ trường tối ưu để kiểm soát chất mang thuốc có kích thước nano từ tính trong cơ thể.Khả năng giữ lại MNP qua thành mạch máu dưới tác động của từ trường ứng dụng với những đặc điểm tính toán này cũng đã được nghiên cứu trên các mạch máu chuột bị cô lập.Ngoài ra, chúng tôi đã tổng hợp các liên hợp của MNP và chất huỳnh quang và phát triển một quy trình để hiển thị chúng trong cơ thể.Trong điều kiện in vivo, trên chuột mô hình khối u, hiệu quả tích lũy của MNP trong các mô khối u khi được sử dụng một cách có hệ thống dưới tác động của từ trường đã được nghiên cứu.
Trong nghiên cứu in vitro, chúng tôi sử dụng MNP tham chiếu và trong nghiên cứu in vivo, chúng tôi sử dụng MNP được phủ polyester axit lactic (axit polylactic, PLA) có chứa chất huỳnh quang (indolecyanine; ICG).MNP-ICG được bao gồm trong trường hợp này, hãy sử dụng (MNP-PLA-EDA-ICG).
Sự tổng hợp và các tính chất vật lý và hóa học của MNP đã được mô tả chi tiết ở nơi khác.7,8
Để tổng hợp MNPs-ICG, liên hợp PLA-ICG lần đầu tiên được sản xuất.Một hỗn hợp dạng bột racemic của PLA-D và PLA-L có trọng lượng phân tử 60 kDa đã được sử dụng.
Vì PLA và ICG đều là axit nên để tổng hợp được liên hợp PLA-ICG trước tiên cần tổng hợp một miếng đệm có đầu tận cùng amino trên PLA, giúp ICG hấp phụ hóa học vào miếng đệm.Chất đệm được tổng hợp bằng phương pháp ethylene diamine (EDA), carbodiimide và carbodiimide tan trong nước, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDAC).Bộ đệm PLA-EDA được tổng hợp như sau.Thêm lượng dư EDA gấp 20 lần và lượng dư EDAC gấp 20 lần vào 2 mL dung dịch PLA chloroform 0,1 g/mL.Quá trình tổng hợp được thực hiện trong ống nghiệm polypropylen 15 mL trên máy lắc ở tốc độ 300 phút-1 trong 2 giờ.Sơ đồ tổng hợp được thể hiện trong Hình 1. Lặp lại quá trình tổng hợp với lượng thuốc thử gấp 200 lần để tối ưu hóa sơ đồ tổng hợp.
Khi kết thúc quá trình tổng hợp, dung dịch được ly tâm ở tốc độ 3000 phút/phút trong 5 phút để loại bỏ các dẫn xuất polyetylen kết tủa dư.Sau đó, 2 mL dung dịch ICG 0,5 mg/mL trong dimethyl sulfoxide (DMSO) được thêm vào dung dịch 2 mL.Máy khuấy được cố định ở tốc độ khuấy 300 phút-1 trong 2 giờ.Sơ đồ của liên hợp thu được được thể hiện trong Hình 2.
Trong 200 mg MNP, chúng tôi đã thêm 4 mL liên hợp PLA-EDA-ICG.Dùng máy lắc LS-220 (LOIP, Nga) khuấy huyền phù trong 30 phút với tần suất 300 phút-1.Sau đó, nó được rửa bằng isopropanol ba lần và được tách bằng từ tính.Sử dụng Máy phân tán siêu âm UZD-2 (FSUE NII TVCH, Nga) để thêm IPA vào huyền phù trong 5-10 phút dưới tác động siêu âm liên tục.Sau lần rửa IPA thứ ba, kết tủa được rửa bằng nước cất và hòa lại trong nước muối sinh lý ở nồng độ 2 mg/mL.
Thiết bị ZetaSizer Ultra (Malvern Instruments, UK) đã được sử dụng để nghiên cứu sự phân bố kích thước của MNP thu được trong dung dịch nước.Một kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) với cực âm phát xạ trường JEM-1400 STEM (JEOL, Nhật Bản) đã được sử dụng để nghiên cứu hình dạng và kích thước của MNP.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng nam châm vĩnh cửu hình trụ (loại N35; có lớp phủ bảo vệ niken) và các kích thước tiêu chuẩn sau (chiều dài trục dài × đường kính trụ): 0,5×2 mm, 2×2 mm, 3×2 mm và 5×2 mm.
Nghiên cứu in vitro về sự vận chuyển MNP trong hệ thống mô hình được thực hiện trên giàn giáo thủy động lực do Viện Y học Thực nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu Y học Bang Almazov thuộc Bộ Y tế Nga phát triển.Thể tích chất lỏng tuần hoàn (nước cất hoặc dung dịch Krebs-Henseleit) là 225 mL.Nam châm hình trụ được từ hóa theo trục được sử dụng làm nam châm vĩnh cửu.Đặt nam châm lên một giá đỡ cách thành trong của ống thủy tinh trung tâm 1,5 mm, đầu của nó hướng về hướng của ống (thẳng đứng).Tốc độ dòng chất lỏng trong vòng kín là 60 L/h (tương ứng với vận tốc tuyến tính 0,225 m/s).Dung dịch Krebs-Henseleit được sử dụng làm chất lỏng tuần hoàn vì nó là chất tương tự huyết tương.Hệ số nhớt động của huyết tương là 1,1–1,3 mPa∙s.9 Lượng MNP bị hấp phụ trong từ trường được xác định bằng phép đo quang phổ từ nồng độ sắt trong chất lỏng tuần hoàn sau thí nghiệm.
Ngoài ra, các nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện trên bảng cơ học chất lỏng cải tiến để xác định tính thấm tương đối của mạch máu.Các thành phần chính của giá đỡ thủy động lực được thể hiện trên Hình 3. Các thành phần chính của stent thủy động lực là một vòng khép kín mô phỏng mặt cắt ngang của hệ thống mạch máu mô hình và bể chứa.Chuyển động của chất lỏng mô hình dọc theo đường viền của mô-đun mạch máu được cung cấp bởi bơm nhu động.Trong quá trình thử nghiệm, duy trì độ bay hơi và phạm vi nhiệt độ yêu cầu, đồng thời theo dõi các thông số hệ thống (nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chất lỏng và giá trị pH).
Hình 3 Sơ đồ khối của thiết lập được sử dụng để nghiên cứu tính thấm của thành động mạch cảnh.1 bể chứa, 2 bơm nhu động, 3 cơ cấu đưa huyền phù chứa MNP vào vòng, 4 đồng hồ đo lưu lượng, 5 cảm biến áp suất trong vòng, 6 bộ trao đổi nhiệt, 7 buồng có thùng chứa, 8 nguồn của từ trường, 9-quả bóng có chứa hiđrocacbon.
Buồng chứa thùng gồm có ba thùng: một thùng lớn bên ngoài và hai thùng nhỏ, qua đó các nhánh của mạch trung tâm đi qua.Ống thông được đưa vào hộp nhỏ, hộp được buộc vào hộp nhỏ và đầu ống thông được buộc chặt bằng một sợi dây mỏng.Khoảng trống giữa thùng lớn và thùng nhỏ chứa đầy nước cất và nhiệt độ không đổi do kết nối với bộ trao đổi nhiệt.Khoảng trống trong hộp nhỏ chứa đầy dung dịch Krebs-Henseleit để duy trì khả năng tồn tại của tế bào mạch máu.Bể cũng chứa đầy dung dịch Krebs-Henseleit.Hệ thống cung cấp khí (cacbon) dùng để làm bay hơi dung dịch trong bình chứa nhỏ trong bể chứa và buồng chứa bình chứa (Hình 4).
Hình 4 Buồng nơi đặt thùng chứa.1-Ống hạ mạch máu, 2-buồng ngoài, 3-buồng nhỏ.Mũi tên chỉ hướng của chất lỏng mô hình.
Để xác định chỉ số thấm tương đối của thành mạch, động mạch cảnh chuột đã được sử dụng.
Việc đưa huyền phù MNP (0,5mL) vào hệ thống có các đặc điểm sau: tổng thể tích bên trong của bể và ống nối trong vòng là 20mL, thể tích bên trong của mỗi buồng là 120mL.Nguồn từ trường bên ngoài là một nam châm vĩnh cửu có kích thước tiêu chuẩn là 2×3 mm.Nó được lắp đặt phía trên một trong các buồng nhỏ, cách thùng chứa 1 cm, một đầu hướng vào thành thùng chứa.Nhiệt độ được giữ ở 37°C.Công suất của bơm con lăn được đặt ở mức 50%, tương ứng với tốc độ 17 cm/s.Để kiểm soát, các mẫu được lấy trong một ô không có nam châm vĩnh cửu.
Một giờ sau khi sử dụng nồng độ MNP nhất định, một mẫu chất lỏng được lấy từ buồng.Nồng độ hạt được đo bằng máy quang phổ sử dụng máy quang phổ UV-Vis Unico 2802S (United Products & Instruments, Hoa Kỳ).Có tính đến phổ hấp thụ của huyền phù MNP, phép đo được thực hiện ở bước sóng 450nm.
Theo hướng dẫn của Rus-LASA-FELASA, tất cả động vật đều được chăn nuôi và nuôi dưỡng trong các cơ sở cụ thể không có mầm bệnh.Nghiên cứu này tuân thủ tất cả các quy định đạo đức có liên quan đối với các thí nghiệm và nghiên cứu trên động vật và đã nhận được sự chấp thuận về mặt đạo đức từ Trung tâm Nghiên cứu Y tế Quốc gia Almazov (IACUC).Các con vật uống nước tùy ý và cho ăn thường xuyên.
Nghiên cứu được thực hiện trên 10 con chuột NSG suy giảm miễn dịch đực 12 tuần tuổi đã được gây mê (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Phòng thí nghiệm Jackson, Hoa Kỳ) 10 con, nặng 22 g ± 10%.Do khả năng miễn dịch của chuột bị suy giảm miễn dịch bị ức chế nên chuột suy giảm miễn dịch thuộc dòng này cho phép cấy ghép tế bào và mô người mà không bị đào thải.Những con cùng lứa từ các lồng khác nhau được phân ngẫu nhiên vào nhóm thử nghiệm và chúng được lai giống hoặc tiếp xúc một cách có hệ thống với chất độn chuồng của các nhóm khác để đảm bảo khả năng tiếp xúc bình đẳng với hệ vi sinh vật thông thường.
Dòng tế bào ung thư ở người HeLa được sử dụng để thiết lập mô hình xenograft.Các tế bào được nuôi cấy trong DMEM có chứa glutamine (PanEco, Nga), được bổ sung 10% huyết thanh bò bào thai (Hyclone, Hoa Kỳ), penicillin 100 CFU/mL và streptomycin 100 μg/mL.Dòng tế bào này được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm điều chỉnh biểu hiện gen của Viện nghiên cứu tế bào thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga.Trước khi tiêm, tế bào HeLa được loại bỏ khỏi nhựa nuôi cấy bằng dung dịch trypsin:Versene 1:1 (Biolot, Nga).Sau khi rửa, các tế bào được lơ lửng trong môi trường hoàn chỉnh với nồng độ 5 × 106 tế bào trên 200 μL và được pha loãng với nền màng nền (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1:1, trên băng).Huyền phù tế bào đã chuẩn bị sẵn được tiêm dưới da vào da đùi chuột.Sử dụng thước cặp điện tử để theo dõi sự phát triển của khối u 3 ngày/lần.
Khi khối u đạt kích thước 500 mm3, một nam châm vĩnh cửu được cấy vào mô cơ của động vật thí nghiệm gần khối u.Trong nhóm thử nghiệm (MNPs-ICG + u-M), 0,1 mL huyền phù MNP được tiêm và cho tiếp xúc với từ trường.Toàn bộ động vật chưa được xử lý được sử dụng làm đối chứng (nền).Ngoài ra, động vật được tiêm 0,1 mL MNP nhưng không được cấy nam châm (MNPs-ICG + khối u-BM) đã được sử dụng.
Hình ảnh huỳnh quang của các mẫu in vivo và in vitro được thực hiện trên máy ảnh sinh học IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc., Hoa Kỳ).Để hiển thị trong ống nghiệm, một thể tích 1 mL liên hợp PLA-EDA-ICG và MNP-PLA-EDA-ICG tổng hợp đã được thêm vào giếng đĩa.Có tính đến các đặc tính huỳnh quang của thuốc nhuộm ICG, bộ lọc tốt nhất được sử dụng để xác định cường độ sáng của mẫu sẽ được chọn: bước sóng kích thích tối đa là 745 nm và bước sóng phát xạ là 815 nm.Phần mềm Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) đã được sử dụng để đo định lượng cường độ huỳnh quang của các giếng chứa liên hợp.
Cường độ huỳnh quang và sự tích lũy của liên hợp MNP-PLA-EDA-ICG được đo trên chuột mô hình khối u in vivo mà không có sự hiện diện và ứng dụng của từ trường tại vị trí quan tâm.Những con chuột được gây mê bằng isoflurane và sau đó 0,1 mL liên hợp MNP-PLA-EDA-ICG được tiêm qua tĩnh mạch đuôi.Những con chuột không được điều trị được sử dụng làm đối chứng âm để thu được nền huỳnh quang.Sau khi tiêm tĩnh mạch chất liên hợp, đặt con vật ở giai đoạn làm nóng (37°C) trong buồng của máy chụp ảnh huỳnh quang IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc.) trong khi duy trì đường hô hấp bằng thuốc mê isoflurane 2%.Sử dụng bộ lọc tích hợp của ICG (745–815 nm) để phát hiện tín hiệu 1 phút và 15 phút sau khi đưa MNP vào.
Để đánh giá sự tích tụ chất liên hợp trong khối u, vùng phúc mạc của con vật được phủ một lớp giấy, giúp loại bỏ ánh sáng huỳnh quang liên quan đến sự tích tụ các hạt trong gan.Sau khi nghiên cứu sự phân bố sinh học của MNP-PLA-EDA-ICG, các con vật đã được an tử nhân đạo do sử dụng quá liều thuốc gây mê bằng isoflurane để tách các vùng khối u sau đó và đánh giá định lượng bức xạ huỳnh quang.Sử dụng phần mềm Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) để xử lý thủ công quá trình phân tích tín hiệu từ vùng quan tâm đã chọn.Ba phép đo được thực hiện cho mỗi con vật (n = 9).
Trong nghiên cứu này, chúng tôi không định lượng việc tải ICG thành công trên MNPs-ICG.Ngoài ra, chúng tôi không so sánh hiệu quả lưu giữ của các hạt nano dưới tác dụng của nam châm vĩnh cửu có hình dạng khác nhau.Ngoài ra, chúng tôi không đánh giá tác động lâu dài của từ trường đến việc lưu giữ các hạt nano trong các mô khối u.
Hạt nano chiếm ưu thế, với kích thước trung bình 195,4 nm.Ngoài ra, huyền phù còn chứa các chất kết tụ có kích thước trung bình là 1176,0 nm (Hình 5A).Sau đó, phần này được lọc qua bộ lọc ly tâm.Thế zeta của các hạt là -15,69 mV (Hình 5B).
Hình 5 Các tính chất vật lý của huyền phù: (A) phân bố kích thước hạt;(B) phân bố hạt ở thế zeta;(C) Ảnh TEM của hạt nano.
Kích thước hạt về cơ bản là 200 nm (Hình 5C), bao gồm một MNP có kích thước 20 nm và lớp vỏ hữu cơ liên hợp PLA-EDA-ICG có mật độ electron thấp hơn.Sự hình thành các chất kết tụ trong dung dịch nước có thể được giải thích bằng mô đun sức điện động tương đối thấp của từng hạt nano.
Đối với nam châm vĩnh cửu, khi từ hóa tập trung ở thể tích V thì biểu thức tích phân được chia thành hai tích phân là thể tích và tích phân:
Trong trường hợp mẫu có từ hóa không đổi, mật độ dòng điện bằng không.Khi đó biểu thức của vectơ cảm ứng từ sẽ có dạng sau:
Sử dụng chương trình MATLAB (MathWorks, Inc., USA) để tính toán số, giấy phép học thuật ETU “LETI” số 40502181.
Như được hiển thị trong Hình 7 Hình 8 Hình 9 Hình-10, từ trường mạnh nhất được tạo ra bởi một nam châm định hướng dọc trục từ đầu hình trụ.Bán kính tác dụng hiệu quả tương đương với hình dạng của nam châm.Trong nam châm hình trụ có hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính của nó, từ trường mạnh nhất được quan sát theo hướng trục-hướng tâm (đối với thành phần tương ứng);do đó, một cặp hình trụ có tỷ lệ khung hình (đường kính và chiều dài) lớn hơn thì khả năng hấp phụ MNP là hiệu quả nhất.
Hình 7. Thành phần cường độ cảm ứng từ Bz dọc theo trục Oz của nam châm;kích thước tiêu chuẩn của nam châm: vạch đen 0,5×2 mm, vạch xanh 2×2 mm, vạch xanh 3×2 mm, vạch đỏ 5×2 mm.
Hình 8 Thành phần cảm ứng từ Br vuông góc với trục nam châm Oz;kích thước tiêu chuẩn của nam châm: vạch đen 0,5×2 mm, vạch xanh 2×2 mm, vạch xanh 3×2 mm, vạch đỏ 5×2 mm.
Hình 9 Cường độ cảm ứng từ thành phần Bz tại khoảng cách r tính từ trục cuối của nam châm (z=0);kích thước tiêu chuẩn của nam châm: vạch đen 0,5×2 mm, vạch xanh 2×2 mm, vạch xanh 3×2 mm, vạch đỏ 5×2 mm.
Hình 10 Thành phần cảm ứng từ dọc theo hướng xuyên tâm;kích thước nam châm tiêu chuẩn: vạch đen 0,5×2 mm, vạch xanh 2×2 mm, vạch xanh 3×2 mm, vạch đỏ 5×2 mm.
Các mô hình thủy động lực đặc biệt có thể được sử dụng để nghiên cứu phương pháp phân phối MNP đến các mô khối u, tập trung các hạt nano vào vùng mục tiêu và xác định hoạt động của các hạt nano trong điều kiện thủy động lực trong hệ tuần hoàn.Nam châm vĩnh cửu có thể được sử dụng làm từ trường bên ngoài.Nếu chúng ta bỏ qua tương tác tĩnh từ giữa các hạt nano và không xem xét mô hình chất lỏng từ tính, thì việc ước tính tương tác giữa nam châm và một hạt nano với xấp xỉ lưỡng cực-lưỡng cực là đủ.
Trong đó m là mômen từ của nam châm, r là vectơ bán kính của điểm đặt hạt nano và k là hệ số hệ thống.Trong phép tính gần đúng lưỡng cực, trường của nam châm có cấu hình tương tự (Hình 11).
Trong từ trường đều, các hạt nano chỉ quay dọc theo các đường sức.Trong từ trường không đều, lực tác dụng lên nó:
Đâu là đạo hàm của một hướng cho trước l.Ngoài ra, lực còn kéo các hạt nano vào những vùng không bằng phẳng nhất của trường, tức là độ cong và mật độ các đường sức tăng lên.
Do đó, nên sử dụng một nam châm (hoặc chuỗi nam châm) đủ mạnh với tính dị hướng trục rõ ràng ở khu vực có các hạt.
Bảng 1 cho thấy khả năng của một nam châm đơn lẻ như một nguồn từ trường đủ để thu và giữ MNP trong lòng mạch của trường ứng dụng.