بررسي عددي مقايسه جذب نانوذرات مغناطيسي در بافت سالم و سرطاني تحت تاثير ميدان مغناطيسي غيريكنواخت

Numerical investigation of magnetic nanoparticles absorption in healthy and cancerous tissue under the influence of non-uniform magnetic field

پيشرفت‌هاي اخير در كاربرد نانوذرات مغناطيسي، آن‌ها را به گزينه‌هاي خوبي براي حمل هدايت‌شده و كنترل شده دارو‌ها خصوصا در درمان سرطان تبديل كرده است. بنابراين بررسي حركت آن‌ها در رگ و بافت داراي اهميت است. هدف از اين پژوهش بررسي حركت و نفوذ نانوذرات مغناطيسي داخل رگ و بافت سالم و سرطاني اطراف آن در دو حالت اعمال و عدم اعمال ميدان مغناطيسي خارجي است. به اين منظور يك كد محاسباتي براي حل معادلات كوپل شده پيوستگي، ممنتوم و غلظت تحت تاثير ميدان مغناطيسي خارجي توسعه داده شده است. در اين مطالعه رگ به صورت يك كانال دو بعدي و خون به صورت يك سيال غير نيوتني كه لزجت آن از قانون تواني پيروي مي‌كند فرض شده‌اند. نتايج نشان‌دهنده آن است كه جذب نانوذرات در بافت سرطاني بدون اعمال ميدان مغناطيسي پايين است در حالي كه با به‌كارگيري ميدان مغناطيسي مقدار جذب نانوذرات در بافت سرطاني چندين برابر خواهد شد. هم‌چنين نتايج كاهش چندين برابري نسبت جذب نانوذرات در بافت سالم به جذب آن‌ها در بافت سرطاني با اعمال ميدان مغناطيسي خارجي را نشان دادند. از اين رو مي‌توان انتظار داشت با به‌كارگيري ميدان مغناطيسي خارجي تاثير درمان افزايش و اثرات سو جانبي درمان كاهش يابد.

Recent development in applications of magnetic nanoparticles makes them a good candidate as drug carriers, especially for tumor treatment.It is therefore important to analyze the behavior of magnetic nanoparticles in the blood vessel and tissue. The purpose of the current study is to investigate the magnetic nanoparticles movement and absorption in blood vessel and healthy and cancerous tissue under the influence of non-uniform external magnetic field. An in house finite volume based code is developed and utilized to solve the coupled governing nonlinear differential equations, mass, momentum and concentration under the influence of non-uniform external magnetic field. The 2D channel is considered as geometry of vessel and blood is assumed to be non-Newtonian. The power law equation is used for blood viscosity. Results show the absorption of magnetic nanoparticles is low in cancerous tissue without magnetic field, but by applying magnetic field their absorption is multiplied. Also, ratio of magnetic nanoparticles absorption in healthy tissue to cancerous tissue decreases significantly by applying magnetic field. Therefore, treatment is more effective and has fewer side effects by applying magnetic field