مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی حرکت ذرات مغناطیسی میکرو/نانو در جریان خون با در نظرگیری اثر برهمکنش بین ذرات

نویسندگان
1 دانشجو، آزمایشگاه تحقیقاتی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 استادیار، آزمایشگاه تحقیقاتی بیومکاترونیک و مهندسی شناختی، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
کنترل مسیر حرکت دارو، ازجمله فرآیندهایی است که می‌تواند کمک شایانی به درمان بسیاری از بیماری‌ها کند. به‌عنوان نمونه در شیمی‌درمانی کسر ناچیزی از دارو به سلول‌های سرطانی می‌رسد و مابقی موجب اضمحلال بافت‌های سالم بدن می‌شود. درنتیجه پیش از نابودی تومور، بافت‌های بدن فرد تخریب خواهد شد. درنتیجه امکان پاک‌سازی کامل بدن از تومور وجود ندارد. اما درصورتی‌که بتوانیم مسیر حرکت دارو را به‌خوبی کنترل کنیم، می‌توانیم با حداقل آسیب به بدن، تومور را از بین ببریم. در این میان دارورسانی مغناطیسی ازجمله روش‌هایی است که به کمک آن می‌توان کنترل حرکت دارو را در دست گرفت. در این مقاله به بررسی حرکت ذرات مغناطیسی در خون با در نظر گرفتن برهمکنش بین ذرات و اعمال میدان مغناطیسی با گرادیان ثابت، پرداخته می‌شود و پس از ارائه معادلات حاکم بر آن، با ارائه‌ مدلی مناسب برای نیروهای بین ذرات، شبیه‌سازی این فرآیند به کمک نرم‌افزار فلوئنت انجام می‌شود. مدل مورد استفاده در این مقاله مربوط به رگی به قطر 8 میلیمتر است که شبیه‌سازی برای طول 8 سانتیمتر از آن و از لحظه تزریق انجام شده‌است. سیال بستر (خون) درنظر گرفته شده غیرنیوتونی و از نوع رقیقشونده با برش است. مساله توزیع ذرات مغناطیسی در این سیال بستر با رویکرد حل جریان چندفازی حل شده‌است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که زمان ماند دارو در حضور میدان مغناطیسی افزایش یافته‌است که این خود باعث افزایش احتمال جذب دارو میگردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of micro/nano magnetic particles movement in bloodstream considering interaction of particles

نویسندگان English

Hesam Ami ahmadi 1
Borhan Beigzadeh 2
چکیده English

Controlling the path of drugs movement is one of the processes that can effectively help to treat a variety of diseases. For example, in chemotherapy, small fraction of drug is delivered to the cancer cells and other amounts cause destruction of healthy tissues of body, as a result, before destruction of tumors, the body will be destroyed. Hence we cannot remove tumors from body completely. If we are able to control the path of drugs, we could remove tumors with the least injury. One of the ways through which we can control the movement of the drugs is MDT. In this project, we inspect movement of magnetic particles in the blood and their interactions with consideration of constant magnetic field gradient. After governing its equations and presenting a good model for the forces between particles we simulate these processes in the fluent software. The model we used here is a vein with 8 mm diameter. The simulation was done over 8 cm length of the vein, and from the moment of injection. The base fluid is blood which is considered none-Newtonian fluid. Distribution of magnetic particles in the base fluid has been governed by multiphase approach. The simulation results show that residence time of drug in the presence of magnetic field, increases which in turn increases the possibility of drug absorption.

کلیدواژه‌ها English

Magnetic Drug Targeting
Micro/Nano Magnetic Particles
Multiphase Flow
Blood Stream