Un método optimizado para la navegación magnética en 3D de nanopartículas dentro de arterias humanas
Autores: Karvelas, Evangelos; Liosis, Christos; Theodorakakos, Andreas; Sarris, Ioannis; Karakasidis, Theodoros
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un método optimizado para la navegación magnética en 3D de nanopartículas dentro de arterias humanas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Método computacional
Nanopartículas
Navegación magnética
Diámetro
Flujo sanguíneo
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un método computacional para la navegación magnética óptima de nanopartículas recubiertas con un fármaco anticancerígeno dentro del sistema vascular humano en este estudio. Para este propósito, se emplea un modelo carotídeo en 3D. El modelo actual utiliza técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y Método de Elementos Discretos (DEM) junto con la estrategia de evolución de Adaptación de Matriz de Covarianza (CMA) para la evaluación de los valores óptimos del campo magnético gradiente. Bajo la influencia del flujo sanguíneo, el modelo evalúa el efecto de diferentes valores del campo magnético gradiente con el fin de minimizar la distancia de las partículas de una trayectoria deseada predefinida. Los resultados indican que el diámetro de las partículas es un parámetro crucial para una navegación magnética efectiva. El modelo numérico actual puede navegar nanopartículas con un diámetro superior a 500 nm con una eficiencia de aproximadamente 99%. Se ha encontrado que la velocidad de la sangre parece jugar un papel insignificante en el proceso de navegación. Una reducción del 25% en la velocidad de entrada acerca las partículas solo un 3% a la trayectoria deseada. Finalmente, el método computacional es más eficiente a medida que se minimiza el diámetro del sistema vascular debido al débil flujo convectivo. Con una reducción del 50% en el diámetro de la arteria carotídea, el método computacional acerca las partículas aproximadamente un 75% a la trayectoria deseada. El modelo numérico actual puede ser utilizado como una herramienta para la determinación de los parámetros que más afectan el método de navegación magnética.
Descripción
Se presenta un método computacional para la navegación magnética óptima de nanopartículas recubiertas con un fármaco anticancerígeno dentro del sistema vascular humano en este estudio. Para este propósito, se emplea un modelo carotídeo en 3D. El modelo actual utiliza técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y Método de Elementos Discretos (DEM) junto con la estrategia de evolución de Adaptación de Matriz de Covarianza (CMA) para la evaluación de los valores óptimos del campo magnético gradiente. Bajo la influencia del flujo sanguíneo, el modelo evalúa el efecto de diferentes valores del campo magnético gradiente con el fin de minimizar la distancia de las partículas de una trayectoria deseada predefinida. Los resultados indican que el diámetro de las partículas es un parámetro crucial para una navegación magnética efectiva. El modelo numérico actual puede navegar nanopartículas con un diámetro superior a 500 nm con una eficiencia de aproximadamente 99%. Se ha encontrado que la velocidad de la sangre parece jugar un papel insignificante en el proceso de navegación. Una reducción del 25% en la velocidad de entrada acerca las partículas solo un 3% a la trayectoria deseada. Finalmente, el método computacional es más eficiente a medida que se minimiza el diámetro del sistema vascular debido al débil flujo convectivo. Con una reducción del 50% en el diámetro de la arteria carotídea, el método computacional acerca las partículas aproximadamente un 75% a la trayectoria deseada. El modelo numérico actual puede ser utilizado como una herramienta para la determinación de los parámetros que más afectan el método de navegación magnética.