27908

مطالعه عددي و شبيه سازي هدايت ذرات دارويي به كمك ميدان مغناطيسي با استفاده از مدل دو فازي اويلر-لاگرانژ و بررسي پارامترهاي موثر

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي- بيومكانيك

1401-1402

1401/10/27

دكتر مجيد سياوشي

دكتر برهان بيگ زاده

مكانيك

سرطان و بيماري¬هاي قلبي عروقي از اصلي¬ترين عوامل مرگ و مير انسان¬ها هستند. از جمله روش¬هايي كه براي درمان اين بيماري¬ها استفاده مي¬شود، مي¬توان به جراحي، پرتو درماني و شيمي¬ درماني اشاره كرد كه عوارض جانبي زيادي به همراه دارند كه خود باعث ايجاد آسيب¬هاي جدي به بدن انسان از جمله ريزش مو، تشنج، ايجاد اختلال در حافظه، تكلم ، سيستم¬هاي حركتي ، تعادل بدن و ... مي¬شود. اين موضوع باعث توجه بيشتر پژوهشگران به حوزه دارورساني هدفمند مغناطيسي در طي سال¬هاي اخير شده است تا با كمك اين روش بتوان عوارض جانبي احتمالي را به حداقل رساند. در دارورساني هدفمند مغناطيسي از نانو ذرات جهت حمل داروي مورد نظر به بافت هدف استفاده مي¬شود. هدايت اين ذرات به محل هدف با كمك محرك¬هاي داخلي و خارجي متفاوتي مي¬تواند صورت گيرد كه يكي از پركاربردترين اين محرك¬ها اعمال ميدان مغناطيسي جهت كنترل و هدايت ذرات براي تمركز در محل هدف و يا براي انحراف ذرات به سمت محل مورد نظر استفاده مي¬شود. در اين پايان نامه، با اعمال ميدان مغناطيسي خارجي توسط آهن¬ربا ايمپلنت شده در نزديك ديواره شريان بر روي نانو ذرات مغناطيسي با كمك ديدگاه اويلر-لاگرانژ پرداخته شد. از يك هندسه واقعي سرخرگ كاروتيد به همراه اعمال شرايط مرزي و پارامترهاي آناتوميكي و فيزيولوژيكي بدن انسان، از جمله جريان پالسي، غير نيوتني و آرام در شريان كاروتيد استفاده شده است. در پژوهش¬هاي انجام شده محل رهايش ذرات از ورودي سرخرگ كاروتيد مي¬باشد اما در اين شبيه¬سازي مختصات و محل تزريق نانو ذرات متفاوت است كه اين موضوع خود به افزايش بازدهي دارورساني و هدايت ذرات به شاخه مطلوب كمك بسياري مي¬كند. نتايج حاصل از اين شبيه¬سازي در قالب كانتورهاي مربوط به پارامترهاي هموديناميك سيال خون از جمله سرعت، فشار، تنش برشي ديواره، خطوط گردابي و شاخص برش نوساني ارائه شد و مورد تحليل و بررسي قرار گرفت. با بررسي نتايج حاصل از فيزيك ميدان مغناطيسي مشخص گرديد كه جهت¬گيري و شدت ميدان تاثير بسزايي در هدايت ذرات دارد و ارتباط موثر بين ميدان و محل رهايش ذرات به افزايش بازدهي دارورساني به شاخه مطلوب، و ورود ذرات كمتر به شاخه نامطلوب كمك خواهد كرد. در بهترين حالت مشاهده شد كه هنگامي كه ذرات از نزديك ديواره داخلي كاروتيد رها مي¬شوند و مگنت به حالت عمودي و در سمت چپ قرار دارد، 95% ذرات رها شده، تحت اعمال ميدان مغناطيسي با شدت 5 تسلا، وارد شاخه مورد نظر يعني شاخه ECA مي¬شوند.

1401/11/27

Numerical study and simulation of drug nanoparticles guidance using magnetic field and two-phased Eulerian-Lagrangian approach and investigating the efficient parameters

1/17/2024 12:00:00 AM

Cancer and cardiovascular diseases are the most cause of morbidity among human beings. The treatments which are used for curing these diseases are consisting of, surgery, radiotherapy and chemotherapy which have various side effects that would bring harm to body including, hair loss, memory loss, seizure, speaking disorder, motor system and balance disorder. Currently, researchers have focused on magnetic targeted drug delivery systems due to these matters, in order to minimize likely side effects. Nanoparticles are used as drug cargo to deliver drugs to the target in magnetic drug delivery. The guidance of these nanoparticles is occurred by using internal and external stimulus. One of the most common stimuli is applied magnetic field which controls and leads or deviates particles to the desired location. In this dissertation, an external magnetic field was applied near the carotid arterial wall by an implanted magnet, using Eulerian-Lagrangian method, a real carotid artery with anatomical and physiological parameters and boundary conditions including, pulsatile, non-Newtonian and laminar flow are used for this simulation. In the current researches, the releasing position of particles is considered from carotid artery inlet, however, in this simulation the coordinate and releasing point of injected particles is quite different, which increases the drug delivery efficacy and nanoparticles guidance to the desired branch of carotid artery. By investigating the results of this simulation, a great understanding of hemodynamics contours and parameters including, velocity, wall shear stress (WSS), vorticity and oscillatory shear index (OSI) was obtained. Studying the results of magnetic field physics specified that orientation and intensity of magnet have a considerable influence on nanoparticles and developing an efficient connection between magnetic field and releasing point will lead to greater efficacy of drug delivery to the favorable location and reduce the number of input particles to the unfavorable location.

دارورساني هدفمند مغناطيسي , محل رهايش نانو ذرات مغناطيسي , سرخرگ كاروتيد , ديدگاه اويلر-لاگرانژ , كامسول مولتي فيزيكس

Magnetic targeted drug delivery , Nanoparticles releasing point , Carotid artery , Eulerian-Lagrangian method , COMSOL Multiphysics

Ava Bina

Dr. Majid Siavashi