جافا سكريبت معطلة حاليًا في متصفحك. عند تعطيل جافا سكريبت، لن تعمل بعض وظائف هذا الموقع.
قم بتسجيل بياناتك المحددة والأدوية التي تهمك، وسنقوم بمطابقة المعلومات التي تقدمها مع المقالات الموجودة في قاعدة بياناتنا الواسعة وإرسال نسخة PDF إليك عبر البريد الإلكتروني في الوقت المناسب.
التحكم في حركة جزيئات أكسيد الحديد المغناطيسية النانوية لتوصيل مثبطات نمو الخلايا بشكل موجه
المؤلف Toropova Y، Korolev D، Istomina M، Shulmeyster G، Petukhov A، Mishanin V، Gorshkov A، Podyacheva E، Gareev K، Bagrov A، Demidov O
يانا توروبوفا، 1 ديمتري كوروليف، 1 ماريا إستومينا، 1،2 غالينا شولميستر، 1 أليكسي بيتوخوف، 1،3 فلاديمير ميشانين، 1 أندريه غورشكوف، 4 إيكاترينا بودياتشيفا، 1 كاميل غاريف، 2 أليكسي باغروف، 5 أوليغ ديميدوف 6،71 مركز ألمازوف الوطني للأبحاث الطبية التابع لوزارة الصحة في الاتحاد الروسي، سانت بطرسبرغ، 197341، الاتحاد الروسي؛ 2 جامعة سانت بطرسبرغ الكهروتقنية "ليتي"، سانت بطرسبرغ، 197376، الاتحاد الروسي؛ 3 مركز الطب الشخصي، مركز ألمازوف الحكومي للأبحاث الطبية، وزارة الصحة في الاتحاد الروسي، سانت بطرسبرغ، 197341، الاتحاد الروسي؛ 4 معهد أبحاث الإنفلونزا الفيدرالي "المسمى باسم أ. أ. سمورودينتسيف"، وزارة الصحة في الاتحاد الروسي، سانت بطرسبرغ، الاتحاد الروسي؛ ٥- معهد سيتشينوف لعلم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية التطورية، الأكاديمية الروسية للعلوم، سانت بطرسبرغ، روسيا الاتحادية؛ ٦- معهد علم الخلايا التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، سانت بطرسبرغ، ١٩٤٠٦٤، روسيا الاتحادية؛ ٧- وحدة INSERM U1231، كلية الطب والصيدلة، جامعة بورغون-فرانش كومتيه في ديجون، فرنسا. للتواصل: يانا توروبوفا، المركز الوطني ألمازوف للأبحاث الطبية، وزارة الصحة في روسيا الاتحادية، سانت بطرسبرغ، ١٩٧٣٤١، روسيا الاتحادية. هاتف: +٧ ٩٨١ ٩٥٢٦٤٨٠٠ ٤٩٩٧٠٦٩، البريد الإلكتروني: [email protected] الخلفية: يُعد استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية (MNP) لتوصيل الأدوية بشكل مُوجَّه نهجًا واعدًا لمشكلة السمية الخلوية. الهدف: استخدام الحسابات لتحديد أفضل خصائص المجال المغناطيسي الذي يتحكم في الجسيمات النانوية المغناطيسية داخل الجسم الحي، وتقييم كفاءة توصيل الجسيمات النانوية المغناطيسية إلى أورام الفئران باستخدام المغنطرون في المختبر وداخل الجسم الحي. استُخدمت جسيمات نانوية مغناطيسية مُطعّمة بصبغة ICG (MNPs-ICG). أُجريت دراسات شدة الإضاءة الحيوية في فئران مصابة بالأورام، مع وجود مجال مغناطيسي وبدونه في موضع الورم. نُفذت هذه الدراسات على دعامة هيدروديناميكية طُوّرت في معهد الطب التجريبي التابع لمركز ألمازوف الحكومي للأبحاث الطبية بوزارة الصحة الروسية. النتائج: عزز استخدام مغناطيس النيوديميوم التراكم الانتقائي للجسيمات النانوية المغناطيسية. بعد دقيقة واحدة من حقن الفئران المصابة بالأورام بجسيمات MNPs-ICG، تراكمت هذه الجسيمات بشكل رئيسي في الكبد. يشير هذا، سواء في وجود المجال المغناطيسي أو في غيابه، إلى مسارها الأيضي. على الرغم من ملاحظة زيادة في التألق في الورم في وجود المجال المغناطيسي، إلا أن شدة التألق في كبد الحيوان لم تتغير بمرور الوقت. الاستنتاج: يمكن أن يُشكّل هذا النوع من الجسيمات النانوية المغناطيسية، مع قوة المجال المغناطيسي المحسوبة، أساسًا لتطوير نظام توصيل مُتحكم فيه مغناطيسيًا للأدوية المُثبّطة للخلايا إلى أنسجة الورم. الكلمات المفتاحية: تحليل التألق، الإندوسيانين، جسيمات أكسيد الحديد النانوية، توصيل المغنطرون للأدوية المثبطة للخلايا، استهداف الأورام
تُعدّ أمراض الأورام من الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم. وفي الوقت نفسه، لا تزال معدلات الإصابة والوفيات الناجمة عن هذه الأمراض في ازدياد مستمر.¹ ولا يزال العلاج الكيميائي المُستخدم اليوم أحد العلاجات الرئيسية لمختلف أنواع الأورام. وفي الوقت نفسه، لا يزال تطوير طرق للحد من السمية الجهازية للأدوية المُثبّطة للخلايا ذا أهمية بالغة. ومن الطرق الواعدة لحل مشكلة سميتها استخدام حوامل نانوية لتوصيل الأدوية بشكل مُوجّه، مما يُتيح تراكم الأدوية موضعيًا في أنسجة الورم دون زيادة تراكمها في الأعضاء والأنسجة السليمة.² تُتيح هذه الطريقة تحسين فعالية أدوية العلاج الكيميائي وتوجيهها بدقة إلى أنسجة الورم، مع تقليل سميتها الجهازية.
من بين الجسيمات النانوية المختلفة التي تُدرس لتوصيل العوامل المثبطة للخلايا بشكل مُوجَّه، تحظى الجسيمات النانوية المغناطيسية باهتمام خاص نظرًا لخصائصها الكيميائية والبيولوجية والمغناطيسية الفريدة، مما يضمن تعدد استخداماتها. لذلك، يمكن استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية كنظام تسخين لعلاج الأورام بالعلاج الحراري المغناطيسي. كما يمكن استخدامها كعوامل تشخيصية (التشخيص بالرنين المغناطيسي).^3-5 باستخدام هذه الخصائص، بالإضافة إلى إمكانية تراكم الجسيمات النانوية المغناطيسية في منطقة محددة، من خلال استخدام مجال مغناطيسي خارجي، يُتيح توصيل المستحضرات الصيدلانية المُوجَّهة إمكانية إنشاء نظام مغنطروني متعدد الوظائف لاستهداف مثبطات الخلايا إلى موقع الورم. يتضمن هذا النظام الجسيمات النانوية المغناطيسية والمجالات المغناطيسية للتحكم في حركتها داخل الجسم. في هذه الحالة، يمكن استخدام كل من المجالات المغناطيسية الخارجية والغرسات المغناطيسية الموضوعة في منطقة الجسم التي تحتوي على الورم كمصدر للمجال المغناطيسي.⁶ إلا أن الطريقة الأولى تعاني من عيوب خطيرة، منها الحاجة إلى استخدام معدات متخصصة للاستهداف المغناطيسي للأدوية، والحاجة إلى تدريب الكوادر الطبية لإجراء الجراحة. إضافةً إلى ذلك، تُحدّ هذه الطريقة بتكلفتها العالية، وهي مناسبة فقط للأورام السطحية القريبة من سطح الجسم. أما الطريقة البديلة، وهي استخدام الغرسات المغناطيسية، فتُوسّع نطاق تطبيق هذه التقنية، وتُسهّل استخدامها على الأورام الموجودة في أجزاء مختلفة من الجسم. يُمكن استخدام كلٍّ من المغناطيسات الفردية والمغناطيسات المُدمجة في الدعامات الداخلية كغرسات لعلاج تلف الأورام في الأعضاء المجوفة لضمان بقاء الأوعية الدموية مفتوحة. مع ذلك، ووفقًا لبحثنا غير المنشور، فإن هذه الغرسات ليست مغناطيسية بالقدر الكافي لضمان بقاء الجسيمات النانوية المغناطيسية بعيدًا عن مجرى الدم.
تعتمد فعالية توصيل الأدوية باستخدام المغنطرون على عوامل عديدة، منها خصائص الحامل المغناطيسي نفسه، وخصائص مصدر المجال المغناطيسي (بما في ذلك المعايير الهندسية للمغناطيسات الدائمة وقوة المجال المغناطيسي الذي تولده). ويتطلب تطوير تقنية ناجحة لتوصيل مثبطات الخلايا الموجهة مغناطيسيًا تطوير حوامل أدوية مغناطيسية نانوية مناسبة، وتقييم سلامتها، ووضع بروتوكول تصوير يسمح بتتبع حركتها داخل الجسم.
في هذه الدراسة، قمنا بحساب الخصائص المثلى للمجال المغناطيسي رياضيًا للتحكم في حامل الدواء النانوي المغناطيسي داخل الجسم. كما درسنا إمكانية احتفاظ الجسيمات النانوية المغناطيسية بجدار الأوعية الدموية تحت تأثير مجال مغناطيسي مطبق، وذلك باستخدام هذه الخصائص المحسوبة، في أوعية دموية معزولة من الفئران. بالإضافة إلى ذلك، قمنا بتصنيع مركبات من الجسيمات النانوية المغناطيسية وعوامل فلورية، وطورنا بروتوكولًا لتصويرها داخل الجسم الحي. وفي ظروف الجسم الحي، وفي نماذج الفئران المصابة بالأورام، درسنا كفاءة تراكم الجسيمات النانوية المغناطيسية في أنسجة الورم عند إعطائها بشكل جهازي تحت تأثير مجال مغناطيسي.
في الدراسة المختبرية، استخدمنا جسيمات نانوية مغناطيسية مرجعية، وفي الدراسة الحيوية، استخدمنا جسيمات نانوية مغناطيسية مغلفة ببوليستر حمض اللاكتيك (حمض البوليلاكتيك، PLA) تحتوي على عامل فلوري (إندولسيانين؛ ICG). في هذه الحالة، استخدم (MNP-PLA-EDA-ICG).
تم وصف عملية تصنيع وخواص MNP الفيزيائية والكيميائية بالتفصيل في مكان آخر. 7،8
لغرض تصنيع جسيمات نانوية مغناطيسية مرتبطة بصبغة ICG، تم أولاً إنتاج مركبات PLA-ICG. استُخدم مزيج راسيمي مسحوقي من PLA-D وPLA-L بوزن جزيئي 60 كيلو دالتون.
بما أن كلاً من حمض البولي لاكتيك (PLA) وصبغة الإندوسيانين الأخضر (ICG) حمضان، فإنه لتصنيع مركبات PLA-ICG، يلزم أولاً تصنيع فاصل ذي نهاية أمينية على PLA، مما يُسهّل امتصاص ICG كيميائياً على هذا الفاصل. تم تصنيع الفاصل باستخدام طريقة الإيثيلين ديامين (EDA) والكاربودي إيميد، والكاربودي إيميد القابل للذوبان في الماء، وهو 1-إيثيل-3-(3-ثنائي ميثيل أمينو بروبيل) كاربودي إيميد (EDAC). يتم تصنيع فاصل PLA-EDA كما يلي: يُضاف فائض مولاري مقداره 20 ضعفاً من EDA وفائض مولاري مقداره 20 ضعفاً من EDAC إلى 2 مل من محلول PLA في الكلوروفورم بتركيز 0.1 غ/مل. أُجريت عملية التصنيع في أنبوب اختبار من البولي بروبيلين سعة 15 مل على جهاز هزاز بسرعة 300 دورة في الدقيقة لمدة ساعتين. يوضح الشكل 1 مخطط التخليق. كرر عملية التخليق بزيادة قدرها 200 ضعف من الكواشف لتحسين مخطط التخليق.
في نهاية عملية التخليق، خُضعت العينة للطرد المركزي بسرعة 3000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق لإزالة مشتقات البولي إيثيلين المترسبة الزائدة. ثم أُضيف 2 مل من محلول ICG بتركيز 0.5 ملغم/مل في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) إلى المحلول. ثُبِّت المحرك على سرعة تقليب 300 دورة في الدقيقة لمدة ساعتين. يوضح الشكل 2 المخطط التوضيحي للمركب الناتج.
أضفنا 4 مل من مُقترن PLA-EDA-ICG إلى 200 ملغ من جسيمات النانو المغناطيسية. استخدمنا جهاز رجّ LS-220 (LOIP، روسيا) لتحريك المعلق لمدة 30 دقيقة بتردد 300 دورة في الدقيقة. ثم غُسل المعلق ثلاث مرات بالإيزوبروبانول، وخضع للفصل المغناطيسي. استخدمنا جهاز تشتيت بالموجات فوق الصوتية UZD-2 (FSUE NII TVCH، روسيا) لإضافة الإيزوبروبانول إلى المعلق لمدة 5-10 دقائق مع تشغيل الموجات فوق الصوتية بشكل مستمر. بعد الغسلة الثالثة بالإيزوبروبانول، غُسل الراسب بالماء المقطر، وأُعيد تعليقه في محلول ملحي فسيولوجي بتركيز 2 ملغ/مل.
استُخدم جهاز ZetaSizer Ultra (شركة Malvern Instruments، المملكة المتحدة) لدراسة توزيع حجم الجسيمات النانوية المغناطيسية المُحَصَّلة في المحلول المائي. كما استُخدم مجهر إلكتروني نافذ (TEM) مزود بمهبط انبعاث حقلي JEM-1400 STEM (شركة JEOL، اليابان) لدراسة شكل وحجم هذه الجسيمات.
في هذه الدراسة، نستخدم مغناطيسات دائمة أسطوانية (من الدرجة N35؛ مع طلاء واقي من النيكل) والأحجام القياسية التالية (طول المحور الطويل × قطر الأسطوانة): 0.5 × 2 مم، 2 × 2 مم، 3 × 2 مم و 5 × 2 مم.
أُجريت دراسة مخبرية لانتقال الجسيمات النانوية المغناطيسية في النظام النموذجي على دعامة هيدروديناميكية طُوِّرت في معهد الطب التجريبي التابع لمركز ألمازوف الحكومي للأبحاث الطبية بوزارة الصحة الروسية. يبلغ حجم السائل المتداول (ماء مقطر أو محلول كريبس-هينسليت) 225 مل. استُخدمت مغانط أسطوانية ممغنطة محوريًا كمغانط دائمة. وُضع المغناطيس على حامل على بُعد 1.5 مم من الجدار الداخلي للأنبوب الزجاجي المركزي، بحيث يكون طرفه مُوجَّهًا نحو اتجاه الأنبوب (عموديًا). يبلغ معدل تدفق السائل في الحلقة المغلقة 60 لترًا/ساعة (ما يُعادل سرعة خطية قدرها 0.225 م/ث). استُخدم محلول كريبس-هينسليت كسائل متداول لأنه يُشابه البلازما. يبلغ معامل اللزوجة الديناميكية للبلازما 1.1-1.3 ملي باسكال.ثانية. 9 يتم تحديد كمية الجسيمات النانوية المغناطيسية الممتصة في المجال المغناطيسي عن طريق قياس الطيف الضوئي من تركيز الحديد في السائل المتداول بعد التجربة.
بالإضافة إلى ذلك، أُجريت دراسات تجريبية على طاولة ميكانيكا الموائع المُحسّنة لتحديد النفاذية النسبية للأوعية الدموية. يوضح الشكل 3 المكونات الرئيسية للدعامة الهيدروديناميكية، وهي عبارة عن حلقة مغلقة تُحاكي المقطع العرضي للجهاز الوعائي النموذجي، وخزان تخزين. ويتم توفير حركة السائل النموذجي على طول محيط وحدة الأوعية الدموية بواسطة مضخة تمعجية. خلال التجربة، يجب الحفاظ على التبخر ونطاق درجة الحرارة المطلوب، ومراقبة معايير النظام (درجة الحرارة، والضغط، ومعدل تدفق السائل، وقيمة الرقم الهيدروجيني).
الشكل 3: مخطط توضيحي للجهاز المستخدم لدراسة نفاذية جدار الشريان السباتي. 1- خزان التخزين، 2- مضخة تمعجية، 3- آلية إدخال المعلق المحتوي على جسيمات نانوية مغناطيسية في الحلقة، 4- مقياس التدفق، 5- مستشعر الضغط في الحلقة، 6- مبادل حراري، 7- حجرة الحاوية، 8- مصدر المجال المغناطيسي، 9- البالون المحتوي على الهيدروكربونات.
تتكون الحجرة التي تحتوي على الحاوية من ثلاث حاويات: حاوية خارجية كبيرة وحاويتان صغيرتان، تمر عبرهما أذرع الدائرة المركزية. تُدخل القنية في الحاوية الصغيرة، وتُربط الحاوية بالأخرى، ويُربط طرف القنية بإحكام بسلك رفيع. يُملأ الفراغ بين الحاوية الكبيرة والصغيرة بالماء المقطر، وتبقى درجة الحرارة ثابتة بفضل اتصالها بالمبادل الحراري. يُملأ الفراغ في الحاوية الصغيرة بمحلول كريبس-هينسليت للحفاظ على حيوية خلايا الأوعية الدموية. كما يُملأ الخزان بمحلول كريبس-هينسليت. يُستخدم نظام إمداد الغاز (الكربون) لتبخير المحلول في الحاوية الصغيرة داخل خزان التخزين والحجرة التي تحتوي على الحاوية (الشكل 4).
الشكل 4: الحجرة التي يوضع فيها الوعاء. 1- قنية لخفض الأوعية الدموية، 2- الحجرة الخارجية، 3- الحجرة الصغيرة. يشير السهم إلى اتجاه سائل النموذج.
لتحديد مؤشر النفاذية النسبية لجدار الوعاء الدموي، تم استخدام الشريان السباتي للفأر.
يتميز إدخال معلق الجسيمات النانوية المغناطيسية (0.5 مل) إلى النظام بالخصائص التالية: يبلغ الحجم الداخلي الكلي للخزان وأنبوب التوصيل في الحلقة 20 مل، بينما يبلغ الحجم الداخلي لكل حجرة 120 مل. مصدر المجال المغناطيسي الخارجي عبارة عن مغناطيس دائم ذي حجم قياسي 2×3 مم، مثبت فوق إحدى الحجرات الصغيرة، على بُعد 1 سم من الحاوية، مع توجيه أحد طرفيه نحو جدار الحاوية. تُحفظ درجة الحرارة عند 37 درجة مئوية. تُضبط قدرة المضخة الدوارة على 50%، ما يُعادل سرعة 17 سم/ثانية. وللمقارنة، أُخذت عينات في خلية بدون مغناطيس دائم.
بعد ساعة من إعطاء تركيز محدد من الجسيمات النانوية المغناطيسية، أُخذت عينة سائلة من الحجرة. وقيس تركيز الجسيمات باستخدام مطياف ضوئي من نوع Unico 2802S UV-Vis (شركة United Products & Instruments، الولايات المتحدة الأمريكية). وبالنظر إلى طيف امتصاص معلق الجسيمات النانوية المغناطيسية، أُجري القياس عند طول موجي 450 نانومتر.
وفقًا لإرشادات Rus-LASA-FELASA، تُربى جميع الحيوانات في مرافق خالية من مسببات الأمراض. وتلتزم هذه الدراسة بجميع اللوائح الأخلاقية ذات الصلة بتجارب الحيوانات وأبحاثها، وقد حصلت على موافقة لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها في البحوث (IACUC) من مركز ألمازوف الوطني للبحوث الطبية. وقد وفرت للحيوانات الماء بكميات غير محدودة من الماء والتغذية المنتظمة.
أُجريت الدراسة على عشرة فئران ذكرية من سلالة NSG (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj، مختبر جاكسون، الولايات المتحدة الأمريكية) بعمر 12 أسبوعًا، مُخدَّرة، بوزن 22 غرامًا ± 10%. ونظرًا لضعف مناعة هذه الفئران، فإن فئران هذه السلالة تسمح بزراعة الخلايا والأنسجة البشرية دون رفض مناعي. تم توزيع الفئران من نفس البطن، من أقفاص مختلفة، عشوائيًا على المجموعة التجريبية، وتمت تربيتها معًا أو تعريضها بشكل منهجي لفرش المجموعات الأخرى لضمان تعرضها المتساوي للميكروبات المشتركة.
استُخدم خط خلايا سرطان هيلا البشري لإنشاء نموذج زرع ورم غريب. زُرعت الخلايا في وسط DMEM يحتوي على الجلوتامين (PanEco، روسيا)، مُدعّمًا بـ 10% من مصل الأبقار الجنيني (Hyclone، الولايات المتحدة الأمريكية)، و100 وحدة تشكيل مستعمرة/مل من البنسلين، و100 ميكروغرام/مل من الستربتومايسين. تم الحصول على خط الخلايا من مختبر تنظيم التعبير الجيني التابع لمعهد أبحاث الخلايا في الأكاديمية الروسية للعلوم. قبل الحقن، أُزيلت خلايا هيلا من أطباق الزراعة البلاستيكية باستخدام محلول تريبسين:فيرسين بنسبة 1:1 (Biolot، روسيا). بعد الغسل، عُلّقت الخلايا في وسط كامل بتركيز 5×10⁶ خلية لكل 200 ميكرولتر، وخُفّفت بمصفوفة الغشاء القاعدي (LDEV-FREE، MATRIGEL® CORNING®) (1:1، على الجليد). حُقن معلق الخلايا المُحضّر تحت الجلد في فخذ الفأر. استخدم الفرجار الإلكتروني لمراقبة نمو الورم كل 3 أيام.
عندما بلغ حجم الورم 500 مم³، زُرع مغناطيس دائم في النسيج العضلي للحيوان التجريبي بالقرب من الورم. في المجموعة التجريبية (MNPs-ICG + tumour-M)، حُقن 0.1 مل من معلق الجسيمات النانوية المغناطيسية وعُرض لمجال مغناطيسي. استُخدمت حيوانات كاملة غير مُعالجة كمجموعة ضابطة (خلفية). بالإضافة إلى ذلك، استُخدمت حيوانات حُقنت بـ 0.1 مل من الجسيمات النانوية المغناطيسية ولكن لم تُزرع فيها مغناطيسات (MNPs-ICG + tumour-BM).
أُجري تصوير الفلورة لعينات حية ومخبرية باستخدام جهاز التصوير الحيوي IVIS Lumina LT series III (شركة بيركن إلمر، الولايات المتحدة الأمريكية). وللتصوير المخبري، أُضيف حجم 1 مل من مُركّب PLA-EDA-ICG الاصطناعي ومُركّب MNP-PLA-EDA-ICG إلى آبار الصفيحة. وبمراعاة خصائص فلورة صبغة ICG، تم اختيار أفضل مُرشّح لتحديد شدة إضاءة العينة: يبلغ طول موجة الإثارة القصوى 745 نانومتر، وطول موجة الانبعاث 815 نانومتر. استُخدم برنامج Living Image 4.5.5 (شركة بيركن إلمر) لقياس شدة فلورة الآبار التي تحتوي على المُركّب كميًا.
تم قياس شدة التألق وتراكم مركب MNP-PLA-EDA-ICG في فئران نموذجية مصابة بأورام، دون وجود مجال مغناطيسي أو تطبيقه على المنطقة المستهدفة. تم تخدير الفئران باستخدام الإيزوفلوران، ثم حُقن 0.1 مل من مركب MNP-PLA-EDA-ICG عبر الوريد الذنبي. استُخدمت فئران غير معالجة كعينة ضابطة سلبية للحصول على خلفية تألق. بعد إعطاء المركب وريديًا، وُضع الحيوان على منصة تسخين (37 درجة مئوية) في حجرة جهاز التصوير الفلوري IVIS Lumina LT series III (شركة بيركن إلمر) مع الحفاظ على التخدير باستخدام 2% من الإيزوفلوران. استُخدم المرشح المدمج في ICG (745-815 نانومتر) للكشف عن الإشارة بعد دقيقة واحدة و15 دقيقة من إدخال MNP.
لتقييم تراكم المركب في الورم، غُطّيَت منطقة الصفاق للحيوان بورق، مما مكّن من إزالة التفلور الساطع المرتبط بتراكم الجسيمات في الكبد. بعد دراسة التوزع الحيوي لمركب MNP-PLA-EDA-ICG، تم إجراء القتل الرحيم للحيوانات بجرعة زائدة من التخدير بالإيزوفلوران لفصل مناطق الورم لاحقًا والتقييم الكمي للإشعاع الفلوري. استُخدم برنامج Living Image 4.5.5 (شركة بيركن إلمر) لمعالجة تحليل الإشارة يدويًا من المنطقة المحددة. أُجريت ثلاث قياسات لكل حيوان (ن = 9).
لم نقم في هذه الدراسة بتحديد كمية تحميل صبغة ICG بنجاح على جسيمات MNPs-ICG النانوية. كما لم نقارن كفاءة احتفاظ الجسيمات النانوية تحت تأثير المغناطيس الدائم ذي الأشكال المختلفة. إضافةً إلى ذلك، لم نقم بتقييم التأثير طويل الأمد للمجال المغناطيسي على احتفاظ الجسيمات النانوية في أنسجة الورم.
تُهيمن الجسيمات النانوية، بمتوسط ​​حجم يبلغ 195.4 نانومتر. بالإضافة إلى ذلك، احتوى المعلق على تكتلات بمتوسط ​​حجم يبلغ 1176.0 نانومتر (الشكل 5أ). بعد ذلك، تم ترشيح الجزء باستخدام مرشح طرد مركزي. بلغ جهد زيتا للجسيمات -15.69 ملي فولت (الشكل 5ب).
الشكل 5 الخصائص الفيزيائية للمعلق: (أ) توزيع حجم الجسيمات؛ (ب) توزيع الجسيمات عند جهد زيتا؛ (ج) صورة TEM للجسيمات النانوية.
يبلغ حجم الجسيمات حوالي 200 نانومتر (الشكل 5C)، وهي تتكون من جسيم نانوي مغناطيسي واحد بحجم 20 نانومتر، وغلاف عضوي مترافق من PLA-EDA-ICG ذي كثافة إلكترونية منخفضة. ويمكن تفسير تكوّن التكتلات في المحاليل المائية بانخفاض معامل القوة الدافعة الكهربائية للجسيمات النانوية الفردية.
بالنسبة للمغناطيس الدائم، عندما تتركز المغنطة في الحجم V، يتم تقسيم التعبير التكاملي إلى تكاملين، وهما الحجم والسطح:
في حالة عينة ذات مغنطة ثابتة، تكون كثافة التيار صفراً. عندئذٍ، يأخذ تعبير متجه الحث المغناطيسي الشكل التالي:
استخدم برنامج MATLAB (MathWorks, Inc., USA) لإجراء الحسابات العددية، رقم الترخيص الأكاديمي ETU “LETI” هو 40502181.
كما هو موضح في الأشكال 7 و8 و9 و10، يتولد أقوى مجال مغناطيسي بواسطة مغناطيس موجه محوريًا من نهاية الأسطوانة. نصف قطر التأثير الفعال مكافئ لهندسة المغناطيس. في المغناطيسات الأسطوانية ذات الأسطوانة التي يزيد طولها عن قطرها، يُلاحظ أقوى مجال مغناطيسي في الاتجاه المحوري القطري (للمكون المقابل)؛ لذلك، يكون امتصاص الجسيمات النانوية المغناطيسية أكثر فعالية عند استخدام زوج من الأسطوانات ذات نسبة أبعاد أكبر (القطر والطول).
الشكل 7: مكون شدة الحث المغناطيسي Bz على طول المحور Oz للمغناطيس؛ الحجم القياسي للمغناطيس: الخط الأسود 0.5 × 2 مم، الخط الأزرق 2 × 2 مم، الخط الأخضر 3 × 2 مم، الخط الأحمر 5 × 2 مم.
الشكل 8: المكون المغناطيسي Br عمودي على محور المغناطيس Oz؛ الحجم القياسي للمغناطيس: الخط الأسود 0.5 × 2 مم، الخط الأزرق 2 × 2 مم، الخط الأخضر 3 × 2 مم، الخط الأحمر 5 × 2 مم.
الشكل 9: مكون شدة الحث المغناطيسي Bz عند المسافة r من المحور النهائي للمغناطيس (z=0)؛ الحجم القياسي للمغناطيس: الخط الأسود 0.5×2 مم، الخط الأزرق 2×2 مم، الخط الأخضر 3×2 مم، الخط الأحمر 5×2 مم.
الشكل 10: مكون الحث المغناطيسي على طول الاتجاه القطري؛ حجم المغناطيس القياسي: الخط الأسود 0.5 × 2 مم، الخط الأزرق 2 × 2 مم، الخط الأخضر 3 × 2 مم، الخط الأحمر 5 × 2 مم.
يمكن استخدام نماذج ديناميكية مائية خاصة لدراسة طريقة توصيل الجسيمات النانوية المغناطيسية إلى أنسجة الورم، وتركيز الجسيمات النانوية في المنطقة المستهدفة، وتحديد سلوكها في ظل الظروف الديناميكية المائية داخل الجهاز الدوري. ويمكن استخدام المغناطيس الدائم كمجالات مغناطيسية خارجية. وإذا تجاهلنا التفاعل المغناطيسي الساكن بين الجسيمات النانوية، ولم نأخذ في الاعتبار نموذج المائع المغناطيسي، يكفي تقدير التفاعل بين المغناطيس وجسيم نانوي واحد باستخدام تقريب ثنائي القطب.
حيث m هو العزم المغناطيسي للمغناطيس، و r هو متجه نصف قطر النقطة التي توجد عندها الجسيمات النانوية، و k هو عامل النظام. في تقريب ثنائي القطب، يكون لمجال المغناطيس تكوين مشابه (الشكل 11).
في مجال مغناطيسي منتظم، تدور الجسيمات النانوية فقط على طول خطوط القوة. أما في مجال مغناطيسي غير منتظم، فتؤثر عليها قوة.
أين مشتقة اتجاه معين l. بالإضافة إلى ذلك، تسحب القوة الجسيمات النانوية إلى أكثر المناطق غير المتساوية في المجال، أي أن انحناء وكثافة خطوط القوة تزداد.
لذلك، من المستحسن استخدام مغناطيس قوي بما فيه الكفاية (أو سلسلة مغناطيسية) مع تباين محوري واضح في المنطقة التي تتواجد فيها الجسيمات.
يوضح الجدول 1 قدرة مغناطيس واحد كمصدر كافٍ للمجال المغناطيسي لالتقاط الجسيمات النانوية المغناطيسية والاحتفاظ بها في الأوعية الدموية لمنطقة التطبيق.