Javascript is momenteel uitgeschakeld in uw browser.Wanneer javascript is uitgeschakeld, zullen sommige functies van deze website niet werken.
Registreer uw specifieke gegevens en specifieke geneesmiddelen waarin u geïnteresseerd bent, en wij zullen de door u verstrekte informatie matchen met artikelen in onze uitgebreide database en u tijdig een PDF-exemplaar per e-mail sturen.
Controleer de beweging van magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes voor gerichte afgifte van cytostatica
Auteur 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 Onderzoekscentrum van het Ministerie van Volksgezondheid van de Russische Federatie, St. Petersburg, 197341, Russische Federatie;2 St. Petersburg Elektrotechnische Universiteit “LETI”, St. Petersburg, 197376, Russische Federatie;3 Centrum voor Gepersonaliseerde Geneeskunde, Almazov State Medical Research Center, Ministerie van Volksgezondheid van de Russische Federatie, St. Petersburg, 197341, Russische Federatie;4FSBI “Influenza Research Institute vernoemd naar AA Smorodintsev” Ministerie van Volksgezondheid van de Russische Federatie, St. Petersburg, Russische Federatie;5 Sechenov Instituut voor Evolutionaire Fysiologie en Biochemie, Russische Academie van Wetenschappen, St. Petersburg, Russische Federatie;6 RAS Instituut voor Cytologie, St. Petersburg, 194064, Russische Federatie;7INSERM U1231, Faculteit Geneeskunde en Farmacie, Bourgogne-Franche Comté Universiteit van Dijon, Frankrijk Communicatie: Yana ToropovaAlmazov Nationaal Medisch Onderzoekscentrum, Ministerie van Volksgezondheid van de Russische Federatie, Sint-Petersburg, 197341, Russische Federatie Tel +7 981 95264800 4997069 E-mail [email protected] Achtergrond: Een veelbelovende aanpak van het probleem van cytostatische toxiciteit is het gebruik van magnetische nanodeeltjes (MNP) voor gerichte medicijnafgifte.Doel: Berekeningen gebruiken om de beste kenmerken te bepalen van het magnetische veld dat MNP's in vivo controleert, en om de efficiëntie van de magnetronafgifte van MNP's aan muizentumoren in vitro en in vivo te evalueren.(MNPs-ICG) wordt gebruikt.In vivo onderzoeken naar de intensiteit van de luminescentie werden uitgevoerd bij tumormuizen, met en zonder een magnetisch veld op de betreffende plaats.Deze onderzoeken werden uitgevoerd op een hydrodynamisch platform ontwikkeld door het Instituut voor Experimentele Geneeskunde van het Almazov State Medical Research Center van het Russische Ministerie van Volksgezondheid.Resultaat: Het gebruik van neodymiummagneten bevorderde de selectieve accumulatie van MNP.Eén minuut na toediening van MNPs-ICG aan tumordragende muizen accumuleert MNPs-ICG voornamelijk in de lever.In de afwezigheid en aanwezigheid van een magnetisch veld geeft dit de metabolische route aan.Hoewel een toename van de fluorescentie in de tumor werd waargenomen in de aanwezigheid van een magnetisch veld, veranderde de fluorescentie-intensiteit in de lever van het dier niet in de loop van de tijd.Conclusie: Dit type MNP, gecombineerd met de berekende magnetische veldsterkte, kan de basis vormen voor de ontwikkeling van magnetisch gecontroleerde afgifte van cytostatische geneesmiddelen aan tumorweefsels.Trefwoorden: fluorescentieanalyse, indocyanine, ijzeroxide nanodeeltjes, magnetronafgifte van cytostatica, tumortargeting
Tumorziekten zijn wereldwijd één van de belangrijkste doodsoorzaken.Tegelijkertijd bestaat er nog steeds een dynamiek van toenemende morbiditeit en mortaliteit als gevolg van tumorziekten.1 De chemotherapie die vandaag de dag wordt gebruikt, is nog steeds een van de belangrijkste behandelingen voor verschillende tumoren.Tegelijkertijd is de ontwikkeling van methoden om de systemische toxiciteit van cytostatica te verminderen nog steeds relevant.Een veelbelovende methode om het toxiciteitsprobleem op te lossen is het gebruik van dragers op nanoschaal om zich te richten op methoden voor medicijnafgifte, die lokale accumulatie van medicijnen in tumorweefsels kunnen opleveren zonder de accumulatie ervan in gezonde organen en weefsels te vergroten.concentratie.2 Deze methode maakt het mogelijk om de efficiëntie en doelgerichtheid van chemotherapeutische geneesmiddelen op tumorweefsels te verbeteren, terwijl de systemische toxiciteit ervan wordt verminderd.
Van de verschillende nanodeeltjes die in aanmerking komen voor gerichte afgifte van cytostatische middelen, zijn magnetische nanodeeltjes (MNP's) van bijzonder belang vanwege hun unieke chemische, biologische en magnetische eigenschappen, die hun veelzijdigheid garanderen.Daarom kunnen magnetische nanodeeltjes worden gebruikt als verwarmingssysteem om tumoren met hyperthermie (magnetische hyperthermie) te behandelen.Ze kunnen ook worden gebruikt als diagnostische middelen (magnetische resonantiediagnose).3-5 Door gebruik te maken van deze kenmerken, gecombineerd met de mogelijkheid van accumulatie van MNP in een specifiek gebied, door het gebruik van een extern magnetisch veld, opent de levering van gerichte farmaceutische preparaten de creatie van een multifunctioneel magnetronsysteem om cytostatica op de tumorplaats te richten Vooruitzichten.Een dergelijk systeem zou MNP en magnetische velden omvatten om hun beweging in het lichaam te controleren.In dit geval kunnen zowel externe magnetische velden als magnetische implantaten die in het lichaamsgebied worden geplaatst dat de tumor bevat, worden gebruikt als bron van het magnetische veld.6 De eerste methode heeft ernstige tekortkomingen, waaronder de noodzaak om gespecialiseerde apparatuur te gebruiken voor het magnetisch richten van medicijnen en de noodzaak om personeel op te leiden om operaties uit te voeren.Bovendien wordt deze methode beperkt door de hoge kosten en is deze alleen geschikt voor “oppervlakkige” tumoren dicht bij het lichaamsoppervlak.De alternatieve methode om magnetische implantaten te gebruiken breidt het toepassingsgebied van deze technologie uit, waardoor het gebruik ervan op tumoren in verschillende delen van het lichaam wordt vergemakkelijkt.Zowel individuele magneten als magneten die in de intraluminale stent zijn geïntegreerd, kunnen worden gebruikt als implantaten voor tumorbeschadiging in holle organen om de doorgankelijkheid ervan te garanderen.Volgens ons eigen, niet-gepubliceerde onderzoek zijn deze echter niet voldoende magnetisch om het vasthouden van MNP uit de bloedbaan te garanderen.
De effectiviteit van de medicijnafgifte in de magnetron hangt van veel factoren af: de kenmerken van de magnetische drager zelf, en de kenmerken van de magnetische veldbron (inclusief de geometrische parameters van permanente magneten en de sterkte van het magnetische veld dat ze genereren).De ontwikkeling van succesvolle, magnetisch geleide technologie voor de afgifte van celremmers zou de ontwikkeling van geschikte magnetische medicijndragers op nanoschaal moeten omvatten, waarbij de veiligheid ervan moet worden beoordeeld en een visualisatieprotocol moet worden ontwikkeld dat het mogelijk maakt hun bewegingen in het lichaam te volgen.
In deze studie hebben we wiskundig de optimale magnetische veldkarakteristieken berekend om de magnetische medicijndrager op nanoschaal in het lichaam te controleren.De mogelijkheid om MNP door de bloedvatwand vast te houden onder invloed van een aangelegd magnetisch veld met deze computationele kenmerken werd ook bestudeerd in geïsoleerde rattenbloedvaten.Daarnaast hebben we conjugaten van MNP's en fluorescerende middelen gesynthetiseerd en een protocol ontwikkeld voor hun visualisatie in vivo.Onder in vivo omstandigheden werd bij tumormodelmuizen de accumulatie-efficiëntie van MNP's in tumorweefsels bestudeerd wanneer ze systemisch werden toegediend onder invloed van een magnetisch veld.
In het in vitro onderzoek gebruikten we het referentie-MNP, en in het in vivo onderzoek gebruikten we het MNP gecoat met melkzuurpolyester (polymelkzuur, PLA) dat een fluorescerend middel bevatte (indolecyanine; ICG).MNP-ICG is opgenomen in In de casus gebruik (MNP-PLA-EDA-ICG).
De synthese en fysische en chemische eigenschappen van MNP zijn elders in detail beschreven.7,8
Om MNPs-ICG te synthetiseren, werden eerst PLA-ICG-conjugaten geproduceerd.Er werd een racemisch poedermengsel van PLA-D en PLA-L met een molecuulgewicht van 60 kDa gebruikt.
Omdat PLA en ICG beide zuren zijn, moet je, om PLA-ICG-conjugaten te synthetiseren, eerst een spacer met amino-eindgroepen op PLA synthetiseren, die ICG helpt om aan de spacer te chemisorberen.De spacer werd gesynthetiseerd met behulp van de ethyleendiamine (EDA), carbodiimide-methode en in water oplosbaar carbodiimide, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDAC).De PLA-EDA-spacer wordt als volgt gesynthetiseerd.Voeg een 20-voudige molaire overmaat aan EDA en een 20-voudige molaire overmaat aan EDAC toe aan 2 ml 0,1 g/ml PLA-chloroformoplossing.De synthese werd uitgevoerd in een polypropyleen reageerbuis van 15 ml op een schudapparaat met een snelheid van 300 min-1 gedurende 2 uur.Het syntheseschema wordt weergegeven in Figuur 1. Herhaal de synthese met een 200-voudige overmaat aan reagentia om het syntheseschema te optimaliseren.
Aan het einde van de synthese werd de oplossing gedurende 5 minuten bij een snelheid van 3000 min-1 gecentrifugeerd om de overmaat aan neergeslagen polyethyleenderivaten te verwijderen.Vervolgens werd 2 ml van een 0,5 mg/ml ICG-oplossing in dimethylsulfoxide (DMSO) aan de 2 ml oplossing toegevoegd.De roerder wordt gedurende 2 uur op een roersnelheid van 300 min-1 ingesteld.Het schematische diagram van het verkregen conjugaat wordt getoond in Figuur 2.
In 200 mg MNP voegden we 4 ml PLA-EDA-ICG-conjugaat toe.Gebruik een LS-220 shaker (LOIP, Rusland) om de suspensie gedurende 30 minuten te roeren met een frequentie van 300 min-1.Vervolgens werd het driemaal gewassen met isopropanol en onderworpen aan magnetische scheiding.Gebruik UZD-2 Ultrasonic Disperser (FSUE NII TVCH, Rusland) om IPA gedurende 5-10 minuten aan de suspensie toe te voegen onder continue ultrasone werking.Na de derde IPA-wassing werd het neerslag gewassen met gedestilleerd water en opnieuw gesuspendeerd in fysiologische zoutoplossing in een concentratie van 2 mg/ml.
De ZetaSizer Ultra-apparatuur (Malvern Instruments, VK) werd gebruikt om de grootteverdeling van het verkregen MNP in de waterige oplossing te bestuderen.Een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) met een JEM-1400 STEM-veldemissiekathode (JEOL, Japan) werd gebruikt om de vorm en grootte van de MNP te bestuderen.
In dit onderzoek gebruiken we cilindrische permanente magneten (kwaliteit N35; met nikkelbeschermende coating) en de volgende standaardafmetingen (lange aslengte × cilinderdiameter): 0,5×2 mm, 2×2 mm, 3×2 mm en 5×2 mm.
De in vitro studie van MNP-transport in het modelsysteem werd uitgevoerd op een hydrodynamische scaffold ontwikkeld door het Instituut voor Experimentele Geneeskunde van het Almazov State Medical Research Center van het Russische Ministerie van Volksgezondheid.Het volume van de circulerende vloeistof (gedestilleerd water of Krebs-Henseleit-oplossing) is 225 ml.Als permanente magneten worden axiaal gemagnetiseerde cilindrische magneten gebruikt.Plaats de magneet op een houder op 1,5 mm afstand van de binnenwand van de centrale glazen buis, met het uiteinde in de richting van de buis (verticaal).Het vloeistofdebiet in de gesloten lus bedraagt ​​60 l/u (overeenkomend met een lineaire snelheid van 0,225 m/s).Krebs-Henseleit-oplossing wordt gebruikt als circulerende vloeistof omdat het een analoog is van plasma.De dynamische viscositeitscoëfficiënt van plasma is 1,1–1,3 mPa∙s.9 De hoeveelheid MNP die in het magnetische veld wordt geadsorbeerd, wordt door middel van spectrofotometrie bepaald op basis van de ijzerconcentratie in de circulerende vloeistof na het experiment.
Bovendien zijn experimentele onderzoeken uitgevoerd op een verbeterde vloeistofmechanische tafel om de relatieve permeabiliteit van bloedvaten te bepalen.De belangrijkste componenten van de hydrodynamische ondersteuning worden getoond in Figuur 3. De belangrijkste componenten van de hydrodynamische stent zijn een gesloten lus die de dwarsdoorsnede van het modelvasculaire systeem simuleert en een opslagtank.De beweging van de modelvloeistof langs de contouren van de bloedvatmodule wordt verzorgd door een peristaltische pomp.Houd tijdens het experiment de verdamping en het vereiste temperatuurbereik in stand en bewaak de systeemparameters (temperatuur, druk, vloeistofstroomsnelheid en pH-waarde).
Figuur 3 Blokdiagram van de opstelling die is gebruikt om de permeabiliteit van de halsslagaderwand te bestuderen.1-opslagtank, 2-peristaltische pomp, 3-mechanisme voor het inbrengen van suspensie met MNP in de lus, 4-flowmeter, 5-druksensor in de lus, 6-warmtewisselaar, 7-kamer met container, 8-de bron van het magnetische veld, 9-de ballon met koolwaterstoffen.
De kamer met de container bestaat uit drie containers: een buitenste grote container en twee kleine containers, waar de armen van het centrale circuit doorheen gaan.De canule wordt in de kleine container gestoken, de container wordt op de kleine container geregen en de punt van de canule wordt stevig vastgebonden met een dunne draad.De ruimte tussen de grote container en de kleine container is gevuld met gedestilleerd water en door de aansluiting op de warmtewisselaar blijft de temperatuur constant.De ruimte in de kleine container is gevuld met Krebs-Henseleit-oplossing om de levensvatbaarheid van de bloedvatcellen te behouden.De tank is ook gevuld met Krebs-Henseleit-oplossing.Het gas(koolstof)toevoersysteem wordt gebruikt om de oplossing in de kleine container in de opslagtank en de kamer met de container te verdampen (Figuur 4).
Figuur 4 De kamer waar de container wordt geplaatst.1-Canule voor het verlagen van bloedvaten, 2-buitenkamer, 3-kleine kamer.De pijl geeft de richting van de modelvloeistof aan.
Om de relatieve permeabiliteitsindex van de vaatwand te bepalen, werd de halsslagader van de rat gebruikt.
De introductie van MNP-suspensie (0,5 ml) in het systeem heeft de volgende kenmerken: het totale interne volume van de tank en de verbindingsleiding in de lus is 20 ml, en het interne volume van elke kamer is 120 ml.De externe magneetveldbron is een permanente magneet met een standaardgrootte van 2×3 mm.Het wordt geïnstalleerd boven een van de kleine kamers, op 1 cm afstand van de container, met één uiteinde naar de containerwand gericht.De temperatuur wordt op 37°C gehouden.Het vermogen van de rollenpomp is ingesteld op 50%, wat overeenkomt met een snelheid van 17 cm/s.Ter controle werden monsters genomen in een cel zonder permanente magneten.
Eén uur na de toediening van een bepaalde concentratie MNP werd een vloeistofmonster uit de kamer genomen.De deeltjesconcentratie werd gemeten met een spectrofotometer met behulp van Unico 2802S UV-Vis spectrofotometer (United Products & Instruments, VS).Rekening houdend met het absorptiespectrum van de MNP-suspensie werd de meting uitgevoerd bij 450 nm.
Volgens de richtlijnen van Rus-LASA-FELASA worden alle dieren grootgebracht en grootgebracht in specifieke ziekteverwekkervrije faciliteiten.Deze studie voldoet aan alle relevante ethische voorschriften voor dierproeven en onderzoek en heeft ethische goedkeuring verkregen van het Almazov National Medical Research Center (IACUC).De dieren dronken ad libitum water en voerden regelmatig.
Het onderzoek werd uitgevoerd op 10 verdoofde, 12 weken oude mannelijke immunodeficiënte NSG-muizen (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, VS) 10, met een gewicht van 22 g ± 10%.Omdat de immuniteit van muizen met immunodeficiëntie wordt onderdrukt, maken de muizen met immunodeficiëntie van deze lijn transplantatie van menselijke cellen en weefsels mogelijk zonder afstoting van het transplantaat.De nestgenoten uit verschillende kooien werden willekeurig toegewezen aan de experimentele groep, en ze werden gezamenlijk gefokt of systematisch blootgesteld aan het beddengoed van andere groepen om een ​​gelijke blootstelling aan de gemeenschappelijke microbiota te garanderen.
De menselijke kankercellijn HeLa wordt gebruikt om een ​​xenotransplantaatmodel op te stellen.De cellen werden gekweekt in DMEM dat glutamine bevat (PanEco, Rusland), aangevuld met 10% foetaal runderserum (Hyclone, VS), 100 CFU / ml penicilline en 100 μg / ml streptomycine.De cellijn werd welwillend ter beschikking gesteld door het Gene Expression Regulation Laboratory van het Instituut voor Celonderzoek van de Russische Academie van Wetenschappen.Vóór injectie werden HeLa-cellen uit het kweekplastic verwijderd met een 1:1 trypsine:Versene-oplossing (Biolot, Rusland).Na het wassen werden de cellen in volledig medium gesuspendeerd tot een concentratie van 5 x 106 cellen per 200 μl, en verdund met basaalmembraanmatrix (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1:1, op ijs).De bereide celsuspensie werd subcutaan in de huid van de muizendij geïnjecteerd.Gebruik elektronische schuifmaat om de tumorgroei elke 3 dagen te controleren.
Toen de tumor 500 mm3 bereikte, werd een permanente magneet in het spierweefsel van het proefdier vlakbij de tumor geïmplanteerd.In de experimentele groep (MNPs-ICG + tumor-M) werd 0,1 ml MNP-suspensie geïnjecteerd en blootgesteld aan een magnetisch veld.Onbehandelde hele dieren werden als controle gebruikt (achtergrond).Bovendien werden dieren gebruikt die waren geïnjecteerd met 0,1 ml MNP maar niet geïmplanteerd met magneten (MNPs-ICG + tumor-BM).
De fluorescentievisualisatie van in vivo en in vitro monsters werd uitgevoerd op de IVIS Lumina LT series III bioimager (PerkinElmer Inc., VS).Voor in vitro visualisatie werd een volume van 1 ml synthetisch PLA-EDA-ICG- en MNP-PLA-EDA-ICG-conjugaat aan de plaatputjes toegevoegd.Rekening houdend met de fluorescentie-eigenschappen van de ICG-kleurstof, wordt het beste filter geselecteerd dat wordt gebruikt om de lichtintensiteit van het monster te bepalen: de maximale excitatiegolflengte is 745 nm en de emissiegolflengte is 815 nm.De Living Image 4.5.5-software (PerkinElmer Inc.) werd gebruikt om de fluorescentie-intensiteit van de putjes die het conjugaat bevatten kwantitatief te meten.
De fluorescentie-intensiteit en accumulatie van het MNP-PLA-EDA-ICG-conjugaat werden gemeten in in vivo tumormodelmuizen, zonder de aanwezigheid en toepassing van een magnetisch veld op de plaats van belang.De muizen werden verdoofd met isofluraan en vervolgens werd 0,1 ml MNP-PLA-EDA-ICG-conjugaat via de staartader geïnjecteerd.Onbehandelde muizen werden als negatieve controle gebruikt om een ​​fluorescerende achtergrond te verkrijgen.Na intraveneuze toediening van het conjugaat plaatst u het dier op een verwarmingsfase (37°C) in de kamer van de IVIS Lumina LT series III fluorescentie-imager (PerkinElmer Inc.) terwijl u de inhalatie handhaaft met 2% isofluraan-anesthesie.Gebruik het ingebouwde filter van ICG (745–815 nm) voor signaaldetectie 1 minuut en 15 minuten na de introductie van MNP.
Om de ophoping van conjugaat in de tumor te beoordelen, werd het peritoneale gebied van het dier bedekt met papier, waardoor het mogelijk werd de heldere fluorescentie te elimineren die gepaard ging met de ophoping van deeltjes in de lever.Na bestudering van de biodistributie van MNP-PLA-EDA-ICG werden de dieren op humane wijze geëuthanaseerd door een overdosis isofluraananesthesie voor daaropvolgende scheiding van tumorgebieden en kwantitatieve beoordeling van fluorescentiestraling.Gebruik Living Image 4.5.5-software (PerkinElmer Inc.) om de signaalanalyse van het geselecteerde interessegebied handmatig te verwerken.Voor elk dier zijn drie metingen uitgevoerd (n = 9).
In deze studie hebben we de succesvolle belasting van ICG op MNPs-ICG niet gekwantificeerd.Bovendien hebben we de retentie-efficiëntie van nanodeeltjes onder invloed van permanente magneten met verschillende vormen niet vergeleken.Bovendien hebben we het langetermijneffect van het magnetische veld op de retentie van nanodeeltjes in tumorweefsels niet geëvalueerd.
Nanodeeltjes domineren, met een gemiddelde grootte van 195,4 nm.Bovendien bevatte de suspensie agglomeraten met een gemiddelde grootte van 1176,0 nm (Figuur 5A).Vervolgens werd de portie gefiltreerd door een centrifugaalfilter.Het zetapotentiaal van de deeltjes is -15,69 mV (Figuur 5B).
Figuur 5 De fysische eigenschappen van de suspensie: (A) deeltjesgrootteverdeling;(B) deeltjesverdeling bij zeta-potentiaal;(C) TEM-foto van nanodeeltjes.
De deeltjesgrootte is in principe 200 nm (Figuur 5C), samengesteld uit een enkele MNP met een grootte van 20 nm, en een PLA-EDA-ICG geconjugeerde organische schil met een lagere elektronendichtheid.De vorming van agglomeraten in waterige oplossingen kan worden verklaard door de relatief lage modulus van de elektromotorische kracht van individuele nanodeeltjes.
Voor permanente magneten wordt, wanneer de magnetisatie geconcentreerd is in het volume V, de integrale uitdrukking verdeeld in twee integralen, namelijk het volume en het oppervlak:
In het geval van een monster met een constante magnetisatie is de stroomdichtheid nul.Vervolgens zal de uitdrukking van de magnetische inductievector de volgende vorm aannemen:
Gebruik het MATLAB-programma (MathWorks, Inc., VS) voor numerieke berekeningen, ETU “LETI” academisch licentienummer 40502181.
Zoals weergegeven in Figuur 7, Figuur 8, Figuur 9, Figuur 10, wordt het sterkste magnetische veld gegenereerd door een magneet die axiaal is georiënteerd vanaf het uiteinde van de cilinder.De effectieve actieradius is gelijk aan de geometrie van de magneet.Bij cilindrische magneten met een cilinder waarvan de lengte groter is dan de diameter, wordt het sterkste magnetische veld waargenomen in de axiaal-radiale richting (voor het overeenkomstige onderdeel);daarom is een paar cilinders met een grotere aspectverhouding (diameter en lengte) MNP-adsorptie het meest effectief.
Fig. 7 De component van de magnetische inductie-intensiteit Bz langs de Oz-as van de magneet;de standaardgrootte van de magneet: zwarte lijn 0,5×2mm, blauwe lijn 2×2mm, groene lijn 3×2mm, rode lijn 5×2mm.
Figuur 8 De magnetische inductiecomponent Br staat loodrecht op de magneetas Oz;de standaardgrootte van de magneet: zwarte lijn 0,5×2mm, blauwe lijn 2×2mm, groene lijn 3×2mm, rode lijn 5×2mm.
Figuur 9 De magnetische inductie-intensiteit Bz-component op de afstand r van de eindas van de magneet (z=0);de standaardgrootte van de magneet: zwarte lijn 0,5×2mm, blauwe lijn 2×2mm, groene lijn 3×2mm, rode lijn 5×2mm.
Figuur 10 Magnetische inductiecomponent langs de radiale richting;standaard magneetformaat: zwarte lijn 0,5×2mm, blauwe lijn 2×2mm, groene lijn 3×2mm, rode lijn 5×2mm.
Speciale hydrodynamische modellen kunnen worden gebruikt om de methode van MNP-afgifte aan tumorweefsels te bestuderen, nanodeeltjes in het doelgebied te concentreren en het gedrag van nanodeeltjes onder hydrodynamische omstandigheden in de bloedsomloop te bepalen.Permanente magneten kunnen worden gebruikt als externe magnetische velden.Als we de magnetostatische interactie tussen de nanodeeltjes negeren en het magnetische vloeistofmodel buiten beschouwing laten, is het voldoende om de interactie tussen de magneet en een enkel nanodeeltje te schatten met een dipool-dipoolbenadering.
Waar m het magnetische moment van de magneet is, is r de straalvector van het punt waar het nanodeeltje zich bevindt, en is k de systeemfactor.In de dipoolbenadering heeft het veld van de magneet een vergelijkbare configuratie (Figuur 11).
In een uniform magnetisch veld roteren de nanodeeltjes alleen langs de krachtlijnen.In een niet-uniform magnetisch veld werkt er kracht op:
Waar is de afgeleide van een gegeven richting l.Bovendien trekt de kracht de nanodeeltjes naar de meest ongelijke delen van het veld, dat wil zeggen dat de kromming en dichtheid van de krachtlijnen toenemen.
Daarom is het wenselijk om een ​​voldoende sterke magneet (of magneetketting) te gebruiken met duidelijke axiale anisotropie in het gebied waar de deeltjes zich bevinden.
Tabel 1 toont het vermogen van een enkele magneet als voldoende magnetische veldbron om MNP op te vangen en vast te houden in het vaatbed van het toepassingsveld.