Javascript hiện đang bị vô hiệu hóa trong trình duyệt của bạn. Khi Javascript bị vô hiệu hóa, một số chức năng của trang web này sẽ không hoạt động.
Hãy đăng ký thông tin cá nhân và các loại thuốc cụ thể mà bạn quan tâm, chúng tôi sẽ đối chiếu thông tin bạn cung cấp với các bài báo trong cơ sở dữ liệu rộng lớn của mình và gửi cho bạn bản PDF qua email trong thời gian sớm nhất.
Kiểm soát sự chuyển động của các hạt nano oxit sắt từ tính để phân phối thuốc chống ung thư một cách có 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 Demidov6,71Trung tâm Nghiên cứu Y khoa Quốc gia Almazov thuộc 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 khoa Nhà nước Almazov, Bộ Y tế Liên bang Nga, St. Petersburg, 197341, Liên bang Nga; 4Viện Nghiên cứu Cúm FSBI “mang tên A.A. 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, Saint Petersburg, 194064, Liên bang Nga; 7 INSERM U1231, Khoa Y và Dược, Đại học Bourgogne-Franche Comté Dijon, Pháp. Liên hệ: Yana Toropova, Trung tâm Nghiên cứu Y khoa Quốc gia Almazov, Bộ Y tế Liên bang Nga, Saint-Petersburg, 197341, Liên bang Nga. Điện thoại: +7 981 95264800 4997069. Email: [email protected] Bối cảnh: Một phương pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề độc tính kìm hãm tế bào là sử dụng các hạt nano từ tính (MNP) để vận chuyển thuốc nhắm mục tiêu. Mục đích: Sử dụng các phép tính để xác định các đặc tính tốt nhất của từ trường điều khiển MNP trong cơ thể sống, và đánh giá hiệu quả của việc vận chuyển MNP bằng magnetron đến các khối u ở chuột trong ống nghiệm và trong cơ thể sống. (MNP-ICG) được sử dụng. Các nghiên cứu về cường độ phát quang trong cơ thể sống được thực hiện trên chuột mang khối u, có và không có từ trường tại vị trí cần nghiên cứu. Các nghiên cứu này được thực hiện trên một giàn giáo thủy động lực học do Viện Y học Thực nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu Y học Nhà nước Almazov của Bộ Y tế Nga phát triển. Kết quả: Việc sử dụng nam châm neodymium thúc đẩy sự tích lũy chọn lọc của MNP. Một phút sau khi tiêm MNP-ICG vào chuột mang khối u, MNP-ICG chủ yếu tích lũy ở gan. Điều này cho thấy con đường chuyển hóa của nó trong cả trường hợp có và không có từ trường. Mặc dù quan sát thấy sự gia tăng huỳnh quang trong khối u 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 việc phát triển phương pháp vận chuyển thuốc chống ung thư đến mô khối u được kiểm soát bằng từ trường. Từ khóa: phân tích huỳnh quang, indocyanine, hạt nano oxit sắt, vận chuyển thuốc chống ung thư bằng magnetron, nhắm mục tiêu khối u
Bệnh ung thư là một trong những nguyên nhân chính gây tử vong trên toàn thế giới. Đồng thời, xu hướng gia tăng tỷ lệ mắc bệnh và tử vong do ung thư vẫn tiếp diễn.¹ Hóa trị liệu hiện nay vẫn là một trong những phương pháp điều trị chính cho các loại ung thư khác nhau. Đồng thời, việc phát triển các phương pháp giảm độc tính toàn thân của thuốc chống ung thư vẫn rất cần thiết. Một phương pháp đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề độc tính này là sử dụng các chất mang nano để nhắm mục tiêu phương pháp phân phối thuốc, có thể cung cấp sự tích lũy thuốc cục bộ trong mô khối u mà không làm tăng nồng độ tích lũy của thuốc trong các cơ quan và mô khỏe mạnh.² Phương pháp này giúp cải thiện hiệu quả và khả năng nhắm mục tiêu của thuốc hóa trị liệu vào mô khối u, đồng thời giảm độc tính toàn thân của chúng.
Trong số các loại hạt nano khác nhau được xem xét để vận chuyển thuốc chống ung thư có chọn lọc, hạt nano từ tính (MNP) đặc biệt được quan tâm do các đặc tính hóa học, sinh học và từ tính độc đáo của chúng, đảm bảo tính linh hoạt. Do đó, hạt nano từ tính có thể được sử dụng như một hệ thống gia nhiệt để điều trị khối u bằng phương pháp tăng nhiệt (tăng nhiệt từ tính). Chúng cũng có thể được sử dụng như các tác nhân chẩn đoán (chẩn đoán cộng hưởng từ). 3-5 Sử dụng các đặc điểm này, kết hợp với khả năng tích tụ MNP trong một khu vực cụ thể, thông qua việc sử dụng từ trường bên ngoài, việc vận chuyển các chế phẩm dược phẩm có chọn lọc mở ra triển vọng tạo ra một hệ thống magnetron đa chức năng để nhắm mục tiêu thuốc chống ung thư đến vị trí khối u. 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 các thiết bị cấy ghép từ tính được đặt trong vùng cơ thể chứa khối u đều có thể được sử dụng làm nguồn từ trường. 6 Phương pháp đầu tiên có những nhược điểm nghiêm trọng, bao gồm việc cần sử dụng thiết bị chuyên dụng để nhắm mục tiêu thuốc bằng từ tính và cần đào tạo nhân viên để thực hiện phẫu thuật. Ngoài ra, phương pháp này bị hạn chế bởi chi phí cao và chỉ phù hợp với các khối u “nông” gần 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 tích hợp vào stent nội mạch đều có thể được sử dụng làm vật cấy ghép để điều trị tổn thương khối u trong các cơ quan rỗng nhằm đảm bảo sự thông suốt của chúng. Tuy nhiên, theo nghiên cứu chưa được công bố của chúng tôi, những vật cấy ghép này không đủ từ tính để đảm bảo giữ lại các hạt nano từ tính (MNP) từ dòng máu.
Hiệu quả của phương pháp đưa thuốc bằng magnetron phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đặc tính của chất mang từ tính và đặc tính 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). Việc phát triển công nghệ đưa thuốc ức chế tế bào được dẫn hướng bằng từ tính thành công cần bao gồm việc phát triển các chất mang thuốc nano từ tính phù hợp, đánh giá độ an toàn của chúng và phát triển một quy trình trực quan hóa cho phép theo dõi chuyển động của chúng trong cơ thể.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tính toán toán học các đặc tính từ trường tối ưu để kiểm soát chất mang thuốc nano từ tính trong cơ thể. Khả năng giữ lại MNP xuyên qua thành mạch máu dưới tác động của từ trường với các đặc tính tính toán này cũng được nghiên cứu trên các mạch máu chuột cô lập. Ngoài ra, chúng tôi đã tổng hợp các chất liên hợp giữa MNP và chất huỳnh quang và phát triển một quy trình để quan sát chúng trong cơ thể sống. Trong điều kiện in vivo, trên chuột mô hình khối u, hiệu quả tích lũy của MNP trong mô khối u khi được đưa vào cơ thể một cách toàn thân dưới tác động của từ trường đã được nghiên cứu.
Trong nghiên cứu in vitro, chúng tôi sử dụng MNP tham chiếu, còn 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 sử dụng (MNP-PLA-EDA-ICG).
Quá trình tổng hợp cũng như các tính chất vật lý và hóa học của MNP đã được mô tả chi tiết ở những nơi khác. 7,8
Để tổng hợp MNPs-ICG, trước tiên người ta đã sản xuất các chất liên hợp PLA-ICG. Hỗn hợp racemic dạng bột của PLA-D và PLA-L với khối lượng phân tử 60 kDa đã được sử dụng.
Vì cả PLA và ICG đều là axit, để tổng hợp các chất liên hợp PLA-ICG, trước tiên cần tổng hợp một chất liên kết có nhóm amino ở đầu PLA, giúp ICG hấp phụ hóa học vào chất liên kết. Chất liên kết được tổng hợp bằng phương pháp ethylenediamine (EDA), carbodiimide và carbodiimide tan trong nước, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDAC). Chất liên kết PLA-EDA được tổng hợp như sau: Thêm lượng EDA gấp 20 lần và lượng 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 polypropylene 15 mL trên máy lắc với tốc độ 300 vòng/phút 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.
Sau khi kết thúc quá trình tổng hợp, dung dịch được ly tâm ở tốc độ 3000 vòng/phút trong 5 phút để loại bỏ lượng dư dẫn xuất polyetylen kết tủa. Sau đó, thêm 2 mL dung dịch ICG 0,5 mg/mL trong dimetyl sulfat (DMSO) vào 2 mL dung dịch ban đầu. Máy khuấy được giữ ở tốc độ khuấy 300 vòng/phút trong 2 giờ. Sơ đồ cấu tạo của chất liên hợp thu được được thể hiện trong Hình 2.
Trong 200 mg MNP, chúng tôi thêm 4 mL dung dịch liên hợp PLA-EDA-ICG. Sử dụng máy lắc LS-220 (LOIP, Nga) để khuấy hỗn hợp trong 30 phút với tần số 300 vòng/phút. Sau đó, rửa ba lần bằng isopropanol và tiến hành tách bằng từ tính. Sử dụng máy phân tán siêu âm UZD-2 (FSUE NII TVCH, Nga) để thêm IPA vào hỗn hợp 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 huyền phù lại trong dung dịch muối sinh lý ở nồng độ 2 mg/mL.
Thiết bị ZetaSizer Ultra (Malvern Instruments, Anh) được sử dụng để nghiên cứu sự phân bố kích thước của các hạt nano từ tính (MNP) thu được trong dung dịch nước. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) với catốt phát xạ trường JEM-1400 STEM (JEOL, Nhật Bản) được sử dụng để nghiên cứu hình dạng và kích thước của các hạt MNP.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng nam châm vĩnh cửu hình trụ (cấp N35; có lớp phủ bảo vệ bằng niken) với các kích thước tiêu chuẩn sau (chiều dài trục chính × đường kính trụ): 0,5×2 mm, 2×2 mm, 3×2 mm và 5×2 mm.
Nghiên cứu trong ống nghiệm về sự vận chuyển MNP trong hệ thống mô hình được thực hiện trên một giàn giáo thủy động lực học do Viện Y học Thực nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu Y học Nhà nước Almazov của 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 từ hóa theo trục được sử dụng làm nam châm vĩnh cửu. Đặt nam châm trên giá đỡ cách thành trong của ống thủy tinh trung tâm 1,5 mm, với đầu nam châm hướng về phía ống (thẳng đứng). Tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong vòng kín là 60 L/h (tương ứng với vận tốc tuyến tính là 0,225 m/s). Dung dịch Krebs-Henseleit được sử dụng làm chất lỏng tuần hoàn vì nó là chất tương tự của huyết tương. Hệ số độ nhớt động của huyết tương là 1,1–1,3 mPa∙s. 9 Lượng MNP hấp phụ trong từ trường được xác định bằng phương pháp quang phổ từ nồng độ sắt trong chất lỏng tuần hoàn sau thí nghiệm.
Ngoài ra, các nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành trên một bàn cơ học chất lỏng cải tiến để xác định độ thấm tương đối của mạch máu. Các thành phần chính của hệ thống hỗ trợ thủy động lực học được thể hiện trong Hình 3. Các thành phần chính của stent thủy động lực học bao gồm một vòng kín mô phỏng mặt cắt ngang của hệ thống mạch máu mô hình và một bể chứa. Sự chuyển động của chất lỏng mô hình dọc theo đường viền của mô-đun mạch máu được cung cấp bởi một bơm nhu động. Trong suốt thí nghiệm, duy trì quá trình hóa hơi và phạm vi nhiệt độ yêu cầu, đồng thời theo dõi các thông số hệ thống (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng chất lỏng và giá trị pH).
Hình 3. Sơ đồ khối của thiết bị được sử dụng để nghiên cứu tính thấm của thành động mạch cảnh. 1-bể chứa, 2-bơm nhu động, 3-cơ cấu đưa hỗn dịch chứa MNP vào vòng tuần hoàn, 4-đồng hồ đo lưu lượng, 5-cảm biến áp suất trong vòng tuần hoàn, 6-bộ trao đổi nhiệt, 7-buồng chứa, 8-nguồn từ trường, 9-bóng chứa hydrocarbon.
Buồng chứa bình chứa bao gồm ba bình chứa: một bình chứa lớn bên ngoài và hai bình chứa nhỏ, qua đó các nhánh của mạch trung tâm đi qua. Ống thông được đưa vào bình chứa nhỏ, bình chứa lớn được nối với bình chứa nhỏ, và đầu ống thông được buộc chặt bằng một sợi dây mỏng. Khoảng không giữa bình chứa lớn và bình chứa nhỏ được đổ đầy nước cất, và nhiệt độ được duy trì ổn định nhờ kết nối với bộ trao đổi nhiệt. Khoảng không trong bình chứa nhỏ được đổ đầy dung dịch Krebs-Henseleit để duy trì sự sống của các tế bào mạch máu. Bình chứa cũng được đổ đầy dung dịch Krebs-Henseleit. Hệ thống cung cấp khí (carbon) được sử dụng để làm bay hơi dung dịch trong bình chứa nhỏ trong bình chứa và buồng chứa bình chứa (Hình 4).
Hình 4. Buồng chứa dung dịch. 1-Ống thông để hạ mạch máu, 2-Buồng ngoài, 3-Buồng nhỏ. Mũi tên chỉ hướng dòng chảy của dung dịch mô hình.
Để xác định chỉ số thấm tương đối của thành mạch, người ta đã sử dụng động mạch cảnh của chuột.
Việc đưa dung dịch huyền phù MNP (0,5mL) vào hệ thống có các đặc điểm sau: tổng thể tích bên trong của bình chứa và ống nối trong vòng tuần hoàn là 20mL, và 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 2×3 mm. Nó được lắp đặt phía trên một trong các buồng nhỏ, cách bình chứa 1 cm, với một đầu hướng vào thành bình chứa. Nhiệt độ được duy trì ở mức 37°C. Công suất của bơm con lăn được đặt ở mức 50%, tương ứng với tốc độ 17 cm/s. Để đối chứng, các mẫu được lấy trong một buồng không có nam châm vĩnh cửu.
Một giờ sau khi tiêm một nồng độ MNP nhất định, một mẫu chất lỏng được lấy từ buồng thí nghiệm. 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 450 nm.
Theo hướng dẫn của Rus-LASA-FELASA, tất cả động vật đều được nuôi dưỡng trong các cơ sở không có mầm bệnh cụ thể. Nghiên cứu này tuân thủ tất cả các quy định đạo đức liên quan đến thí nghiệm và nghiên cứu trên động vật, và đã được Trung tâm Nghiên cứu Y khoa Quốc gia Almazov (IACUC) phê duyệt về mặt đạo đức. Động vật được uống nước tự do và cho ăn đều đặn.
Nghiên cứu được tiến hành trên 10 con chuột đực NSG suy giảm miễn dịch 12 tuần tuổi (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, USA) 10, nặng 22 g ± 10%. Do hệ miễn dịch của chuột suy giảm miễn dịch bị ức chế, nên chuột suy giảm miễn dịch dòng này cho phép cấy ghép tế bào và mô người mà không bị đào thải. Các con chuột cùng lứa từ các lồng khác nhau được phân ngẫu nhiên vào nhóm thí nghiệm, và chúng được nuôi chung hoặc tiếp xúc có hệ thống với chất độn chuồng của các nhóm khác để đảm bảo tiếp xúc đồng đều với hệ vi sinh vật chung.
Dòng tế bào ung thư người HeLa được sử dụng để thiết lập mô hình ghép dị loài. Các tế bào được nuôi cấy trong môi trường DMEM chứa glutamine (PanEco, Nga), bổ sung 10% huyết thanh bào thai bò (Hyclone, Mỹ), 100 CFU/mL penicillin và 100 μg/mL streptomycin. Dòng tế bào này được Phòng thí nghiệm Điều chỉnh Biểu hiện Gen thuộc Viện Nghiên cứu Tế bào, Viện Hàn lâm Khoa học Nga cung cấp. Trước khi tiêm, tế bào HeLa được tách khỏi đĩa nuôi cấy bằng dung dịch trypsin:Versene tỷ lệ 1:1 (Biolot, Nga). Sau khi rửa, các tế bào được huyền phù trong môi trường nuôi cấy hoàn chỉnh với nồng độ 5×10⁶ tế bào/200 μL, và pha loãng với chất nền màng đáy (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (tỷ lệ 1:1, trên đá). Hỗn dịch tế bào đã chuẩn bị được tiêm dưới da vào đùi chuột. Sử dụng thước kẹp điện tử để theo dõi sự phát triển của khối u 3 ngày một 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 thí nghiệm (MNPs-ICG + tumor-M), 0,1 mL dung dịch huyền phù MNP được tiêm và tiếp xúc với từ trường. Toàn bộ động vật không được điều trị được sử dụng làm nhóm đối chứng (nền). Ngoài ra, các động vật được tiêm 0,1 mL MNP nhưng không được cấy nam châm (MNPs-ICG + tumor-BM) cũng được sử dụng.
Việc quan sát huỳnh quang của các mẫu trong cơ thể sống và trong ống nghiệm được thực hiện trên máy chụp ảnh sinh học IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc., Hoa Kỳ). Đối với việc quan sát trong ống nghiệm, 1 mL dung dịch tổng hợp PLA-EDA-ICG và phức hợp MNP-PLA-EDA-ICG được thêm vào các giếng trên đĩa. Dựa trên đặc tính huỳnh quang của thuốc nhuộm ICG, bộ lọc tốt nhất được chọn để xác định cường độ phát quang của mẫu: 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.) được sử dụng để đo định lượng cường độ huỳnh quang của các giếng chứa phức hợp.
Cường độ huỳnh quang và sự tích lũy của phức hợp MNP-PLA-EDA-ICG được đo trên chuột mô hình khối u in vivo, không có sự hiện diện và áp dụng từ trường tại vị trí cần nghiên cứu. Chuột được gây mê bằng isoflurane, sau đó tiêm 0,1 mL phức hợp MNP-PLA-EDA-ICG qua tĩnh mạch đuôi. Chuột không được điều trị được sử dụng làm đối chứng âm để thu được nền huỳnh quang. Sau khi tiêm phức hợp vào tĩnh mạch, đặt động vật lên bàn gia nhiệt (37°C) trong buồng của máy chụp ảnh huỳnh quang IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc.) trong khi duy trì gây mê bằng 2% isoflurane. Sử dụng bộ lọc tích hợp của ICG (745–815 nm) để phát hiện tín hiệu sau 1 phút và 15 phút kể từ khi đưa MNP vào.
Để đánh giá sự tích tụ của chất liên hợp trong khối u, vùng phúc mạc của động vật được phủ bằng giấy, giúp loại bỏ huỳnh quang sáng 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 động vật được gây mê quá liều bằng isoflurane để tiến hành tách các vùng khối u 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 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 được mức độ tải thành công của ICG lên MNPs-ICG. Ngoài ra, chúng tôi cũng không so sánh hiệu quả giữ lại của các hạt nano dưới tác động của nam châm vĩnh cửu có hình dạng khác nhau. Thêm vào đó, chúng tôi không đánh giá tác động lâu dài của từ trường lên sự giữ lại của các hạt nano trong mô khối u.
Các hạt nano chiếm ưu thế, với kích thước trung bình là 195,4 nm. Ngoài ra, huyền phù còn chứa các cụm hạt có kích thước trung bình là 1176,0 nm (Hình 5A). Sau đó, phần này được lọc qua bộ lọc ly tâm. Điện thế zeta của các hạt là -15,69 mV (Hình 5B).
Hình 5. Các đặc tính vật lý của huyền phù: (A) phân bố kích thước hạt; (B) phân bố hạt ở điện thế zeta; (C) ảnh TEM của các hạt nano.
Kích thước hạt về cơ bản là 200 nm (Hình 5C), bao gồm một MNP đơn lẻ có kích thước 20 nm và một lớp vỏ hữu cơ liên hợp PLA-EDA-ICG với mật độ electron thấp hơn. Sự hình thành các cụm trong dung dịch nước có thể được giải thích bằng mô đun lực điện động tương đối thấp của các hạt nano riêng lẻ.
Đối với nam châm vĩnh cửu, khi từ hóa tập trung trong thể tích V, biểu thức tích phân được chia thành hai tích phân, đó là tích phân thể tích và tích phân bề mặt:
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., Hoa Kỳ) để tính toán số học, giấy phép học thuật ETU “LETI” số 40502181.
Như thể hiện trong Hình 7, Hình 8, Hình 9, Hình 10, từ trường mạnh nhất được tạo ra bởi một nam châm được định hướng theo trục từ đầu của hình trụ. Bán kính tác dụng hiệu quả tương đương với hình dạng hình học của nam châm. Trong các nam châm hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính, từ trường mạnh nhất được quan sát thấy theo hướng trục-hướng tâm (đối với thành phần tương ứng); do đó, một cặp hình trụ có tỷ lệ kích thước lớn hơn (đường kính và chiều dài) cho khả năng hấp phụ MNP 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: đường màu đen 0,5 × 2 mm, đường màu xanh lam 2 × 2 mm, đường màu xanh lục 3 × 2 mm, đường màu 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: đường màu đen 0,5×2mm, đường màu xanh lam 2×2mm, đường màu xanh lục 3×2mm, đường màu đỏ 5×2mm.
Hình 9. Cường độ cảm ứng từ Bz tại khoảng cách r từ trục cuối của nam châm (z=0); kích thước tiêu chuẩn của nam châm: đường màu đen 0,5×2mm, đường màu xanh lam 2×2mm, đường màu xanh lục 3×2mm, đường màu đỏ 5×2mm.
Hình 10. Thành phần cảm ứng từ dọc theo hướng xuyên tâm; kích thước nam châm tiêu chuẩn: đường màu đen 0,5×2mm, đường màu xanh lam 2×2mm, đường màu xanh lục 3×2mm, đường màu đỏ 5×2mm.
Các mô hình thủy động lực học đặc biệt có thể được sử dụng để nghiên cứu phương pháp vận chuyển MNP đến mô khối u, tập trung các hạt nano trong khu vực mục tiêu và xác định hành vi của các hạt nano trong điều kiện thủy động lực học trong hệ tuần hoàn. Nam châm vĩnh cửu có thể được sử dụng làm từ trường ngoài. Nếu bỏ qua tương tác từ tĩnh giữa các hạt nano và không xem xét mô hình chất lỏng từ tính, thì chỉ cần ước tính tương tác giữa nam châm và một hạt nano đơn lẻ bằng phép xấp xỉ lưỡng cực-lưỡng cực.
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 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 từ. Trong từ trường không đều, có lực tác dụng lên chúng:
Trong đó đạo hàm của một hướng l nhất định là . Ngoài ra, lực kéo các hạt nano vào những vùng không đồng đều nhất của trường, tức là độ cong và mật độ của các đường sức lực tăng lên.
Do đó, nên sử dụng một nam châm (hoặc chuỗi nam châm) đủ mạnh với độ dị hướng trục rõ rệt trong khu vực chứa các hạt.
Bảng 1 cho thấy khả năng của một nam châm đơn lẻ như một nguồn từ trường đủ mạnh để thu giữ và giữ lại các hạt nano từ tính (MNP) trong hệ mạch máu của vùng ứng dụng.