شبيه سازي عددي هدايت نانو ذرات مغناطيسي در محل دو شاخه شدن آئورت شكمي توسط ميدان مغناطيسي سيم حامل جريان

Numerical simulation of magnetic nanoparticle delivery at location of abdominal aortic bifurcation using single wire magnetic source

در اين مقاله دارو رساني مغناطيسي توسط نانوذرات مغناطيسي كه سطح آن با دارو پوشش داده شده است، به صورت عددي مطالعه مي شود. بخشي از رگ مربوط به پاي سمت راست كه از آئورت شكمي جدا شده است به عنوان بافت هدف در نظر گرفته شده است. منبع مغناطيسي مورد استفاده يك تك سيم حامل جريان مي باشد. مدل دوفاز بونگيورنو با در نظر گرفتن اثر نيروي مغناطيسي يعني ترم مگنتو فورسس بهبود يافت. معادلات ناپاياي حاكم با در نظر گرفتن نيروي كلوين ناشي از اثرات فروهيدروديناميكي، به روش حجم محدود و توسط الگوريتم پيزو گسسته سازي شد. تاثير مكان سيم و مقدار جريان گذرنده از آن (1000، 2000، 3000، 4000 و 5000 آمپر) بر ميزان و زمان تجمع دارو در بافت هدف مورد بررسي قرار گرفت. قطر نانوذرات 10 نانومتر و كسر حجمي آن 0.002 در نظر گرفته شده است. با توجه به نتايج، مكان منبع مغناطيسي بهتر است در بالادست بافت هدف و نزديك به آن باشد. به علاوه استفاده از اين روش ميزان تجمع دارو در بافت هدف را مي تواند تا 7.5 برابر افزايش دهد. از بين جريان هاي مطالعه شده بهترين عملكرد دارورساني در جريان 2000 آمپر حاصل شد.

In this paper, drug coated magnetic nanoparticle delivery is numerically studied. The specific part of right foot vessel connected to the abdominal aorta is considered as target tissue. Single wire is applied as magnetic source. Buongiorno’s two-phase model is modified by adding the magnetophoresis term to the volume fraction transport equation. Governing unsteady equations with ferrohydrodynamics Kelvin force as a source term is discretized with PISO based finite volume method. Effects of the location of magnetic source and magnitude of current carrying in wire (1000, 2000, 3000, 4000 and 5000 amperes) are investigated on residence time and deposition level of drug on target tissue. Flow is incompressible, unsteady, Newtonian, and its Reynolds number is 100, based on vessel diameter and maximum velocity at inlet. Diameter and volume fraction of nanoparticles are 10 nm and 0.002, respectively. From the results, location of wire should be near and upstream of the target tissue. Furthermore, by using this method deposition level of drug on target tissue can be increased by 7.5 times. Best drug delivery performance is seen for current magnitude of 2000 amperes. According to the results, magnetic drug delivery with magnetic nanoparticles is an efficient method for toxic cancer drugs.