Modelado de la cinética de nanopartículas en el torrente sanguíneo bajo la influencia de un campo magnético externo.

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Resumen

Magnetic drug targeting is a non-invasive biomedical technique for localized diseases treatment. This technique is based on the binding of the drug to the surface of nanoparticles with a magnetizable core, suspended in a liquid known as a ferrofluid, which is injected into the bloodstream and directed to the target region through external magnetic fields. In the present document, the kinetic behavior of a magnetic nanoparticle initially subjected to external magnetic fields is compared and, then four moments of the cardiac cycle are added to understand the dynamic effect due to blood pulsation. A blood vessel without bifurcations and radial symmetry of 100 micrometers in diameter with the pulsating flow and a magnetic nanoparticle of 100 nm radius, directed by external magnetic fields associated with a cylindrical neodymium magnet, is approached. Two forces are taken into account: the magnetic force on the nanoparticle and the drag force influenced by the velocity profiles of the blood flow, as well as the velocity of the same. The results show that the nanoparticles that fall under the influence of the magnetic field alter their trajectory by modifying the distance between the magnet and the center of the blood vessel, as well as the moment of the cardiac cycle in which the system is found.

Descripción

La focalización magnética de fármacos es una técnica biomédica no invasiva para el tratamiento de enfermedades localizadas. Esta técnica se basa en la unión del fármaco a la superficie de nanopartículas con un núcleo magnetizable, suspendido en un líquido conocido como ferrofluido, que se inyecta en el torrente sanguíneo y se dirige a la región objetivo a través de campos magnéticos externos. En el presente documento se compara el comportamiento cinético de una nanopartícula magnética sometida inicialmente a campos magnéticos externos y luego se adicionan cuatro momentos del ciclo cardíaco para comprender el efecto dinámico debido a la pulsación de la sangre. Se aproxima un vaso sanguíneo sin bifurcaciones y simetría radial de 100 micrómetros de diámetro con flujo pulsante y una nanopartícula magnética de 100 nm de radio, dirigidas por campos magnéticos externos asociados a un imán cilíndrico de neodimio. Se tienen en cuenta dos fuerzas: la fuerza magnética sobre la nanopartícula y la fuerza de arrastre influenciada por los perfiles de velocidad del flujo sanguíneo, así como la velocidad del mismo. Los resultados muestran que las nanopartículas que caen bajo la influencia del campo magnético alteran su trayectoria al modificar la distancia entre el imán y el centro del vaso sanguíneo así como el momento del ciclo cardíaco en el que se encuentra el sistema.

Palabras clave

Campo magnético externo, Ciclo cardiaco, Flujo pulsante, MDT, Simulación y modelado, Nanopartículas magnéticas

Materias

Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Electrónica - Tesis y disertaciones académicas , Simulación por computadores , Flujo sanguíneo - Nanopartículas , Magnetismo - Ciencias de la salud

Citación