20470

۲۰۴۷۰

مدلسازي حركت نانو ذرات مغناطيسي در رگ و بررسي پارامترهاي موثر در درمان با استفاده از رهايش دارو

كارشناسي ارشد

بيومكانيك

۹۵-۹۷

۱۳۹۷/۱۱/۱۷

دكتر مهدي نويدبخش

دكتر سيما باهري

مكانيك

در پزشكي درمان مؤثر قسمت هاي خاصي از بدن، بدون آسيب زدن به بافت هاي اطراف از اهميت بالايي برخوردار مي باشد. به همين دليل دارو رساني هدفمند در سال هاي اخير توجه زيادي را به خود جلب نموده است. رهايش هدفمند دارو از نانو ذرات مغناطيسي، به دليل توانايي در درمان سرطان و ساير بيماري ها مورد توجه قرار گرفته است. در اين پايان نامه به منظور مدل سازي حركت نانو ذرات مغناطيسي و بررسي پارامترهاي تاثيرگذار، از مدل سازي و شبيه سازي كامپيوتري بر مبناي المان محدود استفاده شده است. مدل سازي انجام گرفته به صورت دو بعدي و با استفاده از نرم افزار محاسباتي COMSOL 5.3 بوده است. با در نظر گرفتن تفاوت هاي شبكه عروقي سالم و توموري، مدلي شامل طول، قطر و زاويه جدايش براي دو نسل از رگ مادر در نظر گرفته شده است. تحت تاثير شش حالت توزيع مختلف ميدان مغناطيسي در دو شبكه عروقي ذكر شده، هدايت پذيري نانو ذرات با اندازه هاي 1000، 500 و 100 نانومتر بررسي شده است. با توجه به هندسه متقارن شبكه عروقي سالم، هدايت مغناطيسي نانو ذرات موفق تر بوده است. هم چنين در ذرات با قطرهاي بزرگتر نيروي هدايت مغناطيسي وارده بر نانو ذرات بيشتر بوده و باعث هدايت مناسب تر ذرات مي شود. توزيع ناهمگون ميدان مغناطيسي آهنربا به دليل افزايش گراديان شار مغناطيسي، موجب افزايش تاثير ميدان مغناطيسي بر مسير حركت نانو ذرات مي شود. هم چنين ضريب كارآمدي براي ميدان ها محاسبه شده است. اين ضريب در شبكه عروقي توموري و نانو ذرات 1000 نانومتري، در بيشترين حالت برابر 9/0 و در نانو ذرات 500 نانومتري در بيشترين حالت برابر 6/0 بوده است. هيچ يك از حالت هاي ميدان مغناطيسي قادر به تغيير مسير نانو ذرات 100 نانومتري نبوده است. در شبكه عروقي سالم در نانو ذرات 1000 و 500 نانومتري، در بيشترين حالت ضريب كارآمدي برابر 1 بوده است. هم چنين در شبكه عروقي سالم، نانو ذرات 100 نانومتري هم در حضور ميدان مغناطيسي با گراديان بالا كارآمدي 6/0 داشته اند. در ادامه نيز به منظور درك مناسب از ميدان مغناطيسي بهينه ضريب هدايت پذيري مغناطيسي و نسبت كارآمدي تعريف شده است.

1398/02/16

Modeling of magnetic nanoparticles trajectories through a capillary and investigation of effective parameters in treatment by using drug delivery

2/6/2020 12:00:00 AM

Controlled release of drugs from nanostructured functional materials, especially nanoparticles (NPs), is attracting increasing attention because of the opportunities in cancer therapy and the treatment of other ailments. The potential of magnetic NPs stems from the intrinsic properties of their magnetic cores combined with their drug loading capability and the biochemical properties that can be bestowed on them by means of a suitable coating. In this thesis, a computer modeling and simulation method based on finite element is used to model magnetic nanoparticles' trajectories and to study the effective parameters. A 2D modeling is analyzed using COMSOL 5.3 computational software. Taking into account the differences between healthy and tumorous vascular networks, four different geometry-close models are considered for these two networks. Under the effect of six different modes of magnetic field distributions on two vascular networks, the conductivity of nanoparticles of different sizes (1000, 500, and 100 nm) are studied. Due to the symmetric geometry in a healthy vascular system, the magnetic conductivity of nanoparticles is more successful and gives more favorable results. In the tumor vascular network, the magnetic conductivity of the nanoparticles is far more difficult than the healthy vascular system, which is predictable due to the existing asymmetry. Also, in particles with larger diameters, acceptable results are obtained due to the magnitude of the magnetic force exerted by the magnetic field on the particles. Furthermore, in order to increase the effect of the magnetic field on the nanoparticles' trajectories, the heterogeneous distribution of the magnetic field is desirable due to the increase of magnetic flux gradient.