مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی به منظور بررسی اثر اندازه‌ی نانوذرات مغناطیسیِ حاملِ دارو در سیستم دارورسانی مغناطیسی

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی ، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

3 مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی، دانشکده فیزیک پزشکی، دانشگاه تهران، تهران

4 دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

10.22041/ijbme.2014.13027

چکیده

دارورسانی مغناطیسی، نوعی روش درمانی است که درآن، عامل­های دارویی ازبین برنده­ی تومور و یا سلول­های سرطانی، روی یک هسته­ی مغناطیسی بارگذاری شده است که با اِعمال یک میدان مغناطیسی خارجی، از حضور این داروها در سایر نقاط بدن و بافت­های سالم جلوگیری می­کند. بدین صورت، اثرهای جانبی ناخواسته حاصل­از شیمی درمانی­های مرسوم به طور چشم­گیری کاهش می­یابد. این روش، موانع و مشکلاتی دارد که به نظر می­رسد با بهینه­سازی پارامترهای مؤثّر درآن، می­تواند موانع و مشکلات آن کم­تر شود. هدف اصلی این مقاله، بررسی اثر قطر هسته­ی مغناطیسی به عنوان یکی­از عوامل مهم و مؤثّر در بهبود روش دارورسانی مغناطیسی است. درین تحقیق، رفتار چند نانوذره­ی مغناطیسی با قطرهای متفاوت تحت تأثیر نیروی مغناطیسی حاصل­از یک میدان مغناطیسی خارجی و نیروی هیدرودینامیکی ناشی­از عبور یک سیّال در لوله­ای که رگ را شبیه­سازی می­کند، مورد تحلیل قرار گرفت. با بررسی خط سیر ذرّات با قطرهای متفاوت، امکان پیش­بینی تأثیر اندازه­ی نانوذرّات مغناطیسی بر بازده این روش به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mathematical Modeling and Simulation in order to Evaluation of the Nanoparticle Size in the Magnetic Drug Targeting System

نویسندگان [English]

  • Gelare Valizadeh 1
  • Fateme Fatemi 1
  • Mahmoud Shahabadi 2
  • Mohammad Ali Oghabian 3
  • Majid Pouladian 4
1 Research Center for Science and Technology in Medicine, Faculty of Engineering, science and research branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, Tehran University, Tehran, Iran
3 Research Center for Science and Technology in Medicine, Faculty of Medical Physics, Tehran University, Tehran, Iran
4 Faculty of Engineering, science and research branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

MTDDS is an innovative treatment modality to completely tumor remission with no negative side effect. In this method functionalize magnetic nanoparticles are designed as the drug carrier to get the specific target in the body. Anticancer agents are bounded to magnetite nanoparticles with biocompatible starch coating suspended in the fluid. Now if they are injected intra-arterially near the target volume, they would be trapped at the target region via a local applied magnetic field with the high gradient near the target site. In this paper we have evaluated some nanoparticle trajectories with different size in order to evaluate the effect of the size on the efficiency of the magnetic drug targeting system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetic drug delivery
  • Nanoparticle
  • Iron oxide
  • COMSOL
  • Particle

[1]     R. Ovidiu, J. Norval, C. Strachan, “Modelling magnetic carrier particle targeting in the tumor microvasculature for cancer treatment” Proceedings of the Fifth International Conference on Scientific and Clinical Vol. 55, No. 1, 639–646, 2010.

[2]     W. Zhou, P. Gao, L. Shao, D. Caruntu, M. Yu, J. Chen, C. J. O’Connor, “Drug-loaded, magnetic, hollow silica nanocomposites for nanomedicine” International Journal of nanomedicine Vol. 1, No. 3, 233-7, 2005.

[3]     P. Babinec, A. Krafcık, M. Babincova, J. Rosenecker, “Dynamics of magnetic particles in cylindrical Halbach array: implications for magnetic cell separation and drug targeting” Medical & Biological Engineering & Computing Vol. 48, No. 8, 745-753, 2010.

[4]     B. Gleich, N. Hellwig, H. Bridell, R. Jurgons, C. H. Seliger, C. H. Alexiou, B. Wolf, T. Weyh, “Design and Evaluation of Magnetic Fields for Nanoparticle Drug Targeting in Cancer” IEEE Transactions on nanotechnology Vol. 6, No. 2, 164-170, 2007.

[5]     C. Gramoll, C. Ngo, “Multimedia Engineering Fluid Mechanics”, Online Engineering Cource Managment System, 2008.

[6]     H. Stocker, J. Harris Walter Benenson, Handbook of Physics, Springer first edition, 2002.

[7]     S. Kayal, D. Bandyopadhyay, T. Kumar Mandal, R. V. Ramanujan. “The flow of magnetic nanoparticles in magnetic drug targeting” The Royal Society of Chemistry 2011.

[8]     A. Nacev, C. Beni, O. Bruno, B. Shapiro, “The behaviors of ferromagnetic nano-particles in and around blood vessels under applied magnetic fields” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 323, 651-668, 2011.

[9]     MicroMod, http://www.micromod.de.

[10] M. Arruebo, R. Fernández-Pacheco, M. Ricardo Ibarra, S. Jesús, ''Magnetic nanoparticles for drug delivery'' Nanotoday 2, 2007.