دوره 15، شماره 3 - ( مجله کنترل، جلد 15، شماره 3، پاییز 1400 )                   جلد 15 شماره 3,1400 صفحات 22-13 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Sohrabi N, Alihosseini A, Piroozfar V, Zamani Pedram M. Design of the optimal magnetic field in application of functionalized CNT-based drug delivery toward the cell membrane: Computational Analysis. JoC. 2021; 15 (3) :13-22
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-762-fa.html
سهرابی نفیسه، علی حسینی افشار، پیروزفر وحید، زمانی پدرام میثم. طراحی بهینه پروفایل میدان مغناطیسی جهت دارورسانی نانولوله های عامل دار شده به داخل غشای سلولی: آنالیز محاسباتی. مجله کنترل. 1400; 15 (3) :22-13

URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-762-fa.html


1- دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد واحد تهران مرکز
2- دانشکده مهندسی برق، گروه مهندسی مکاترونیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده:   (9644 مشاهده)
امروزه در پزشکی استفاده از نانو کربن (CN) کاربرد چشمگیری دارد  از جمله آن می­توان به تشخیص بیماری­های سرطان و درمان آن­ها اشاره نمود. در بین انواع مختلف نانوکربن­ها، نانوکربن­های لوله­ای (CNTs) توجه بسیاری از گروه های تحقیقاتی را در راستای کاربردهای درمانی به خود جذب کرده است. به دلیل ساختار ذاتی نانولوله­ها، می­توان از آن­ها به طور گسترده به عنوان حامل­های دارویی استفاده کرد. عامل­دار نمودن نانوکربن­های لوله­ای و ترکیب آن­ها با داروها و نانو ذرات مغناطیسی (MNPs)، امکان دارورسانی هوشمند را محقق کرده است. نانوذرات مغناطیسی در کنار نانولوله نقش عملگر را بازی می­کنند که قابلیت تحریک توسط میدان مغناطیسی خارجی را دارد. دارو رسانی به یک محدوده خاص به ویژه به داخل سلول های سرطانی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. برای این منظور درک مناسب از میزان نیروی مورد نیاز جهت اعمال بر نانولوله ها و عبور غیر تهاجمی از لایه­های غشای سلول های سرطانی در راستای دارورسانی هدفمند و هوشمند بسیار ضروری است.
در این تحقیق، چگونگی عبور کنترل ­شده­ی نانولوله­های عامل دار شده حاوی داروی ضد سرطان از غشا سلولی(سلول ریه) مورد مطالعه قرار گرفته می­شود. مدل ریاضی ارائه شده در این تحقیق، رفتار غشا سلولی در حوزه فرکانس و ارتباط بین سرعت عبور از غشا و نیروی موثر را بیان می­کند. داده­های محاسبات مولکولی به همراه معادلات دینامیکی در فضای فرکانس به صورت مدل ریاضی ارائه می­شود بر مبنای معادلات مستخرج، پروفایل بهینه میدان مغناطیسی خارجی بدست می­آید. نتایج و شرایط بهینه ایجاد شده برای میدان مغناطیسی و گرادیان میدان مغناطیسی برای دارورسانی به داخل سلول در فاصله زمانی­های 30 ثانیه، 1، 2 و 5 دقیقه ارائه شده است و نتیجه آن شد که هرچه حاصل ضرب گرادیان در میدان مغناطیسی بیشتر باشد، نیروی اعمالی بیشتر می شود و بلعکس. در واقع حاصل ضرب این دوفاکتور است که باعث اعمال نیرو و حرکت نانولوله های عامل دار شده حاوی داروی ضد سرطان می شود. و با اعمال محدوده مجاز میدان مغناطیسی برای سلامت انسان و همچنین با در نظر گرفتن توان دستگاه های موجود جهت اعمال میدان مغناطیسی، با رسم نمودار نتیجه شد که هر چه نیاز به عملکرد سریع تر داشته باشیم، شدت میدان مغناطیسی بیشتری نیز باید اعمال کنیم.
متن کامل [PDF 747 kb]   (199 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1399/2/30 | پذیرش: 1399/11/27 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/12/8 | انتشار: 1400/11/12

فهرست منابع
1. [1] Weigl, B. H., & Yager, P. (1999). Microfluidic diffusion-based separation and detection. Science, 283(5400), 346-347. [DOI:10.1126/science.283.5400.346]
2. [2] Zhang, Y., Kohler, N., & Zhang, M. (2002). Surface modification of superparamagnetic magnetite nanoparticles and their intracellular uptake. Biomaterials, 23(7), 1553-1561. [DOI:10.1016/S0142-9612(01)00267-8]
3. [3] Cooper, R. P., Doyle, J. F., Dunn, D. S., Vellinger, J. C., & Todd, P. (2004). Multistage magnetic particle separator II. Classification of ferromagnetic particles. Separation science and technology, 39(12), 2809-2825. [DOI:10.1081/SS-200028762]
4. [4] Lau, C. K., Diem, M. D., Dreyfuss, G., & Van Duyne, G. D. (2003). Structure of the Y14-Magoh core of the exon junction complex. Current Biology, 13(11), 933-941. [DOI:10.1016/S0960-9822(03)00328-2]
5. [5] Lübbe, A. S., Bergemann, C., Brock, J., & McClure, D. G. (1999). Physiological aspects in magnetic drug-targeting. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 194(1-3), 149-155. [DOI:10.1016/S0304-8853(98)00574-5]
6. [6] Balimane, P. V., & Chong, S. (2005). Cell culture-based models for intestinal permeability: a critique. Drug discovery today, 10(5), 335-343. [DOI:10.1016/S1359-6446(04)03354-9]
7. [7] Baghaei, B., Saeb, M. R., Jafari, S. H., Khonakdar, H. A., Rezaee, B., Goodarzi, V., & Mohammadi, Y. (2017). Modeling and closed‐loop control of particle size and initial burst of PLGA biodegradable nanoparticles for targeted drug delivery. Journal of Applied Polymer Science, 134(33), 45145. [DOI:10.1002/app.45145]
8. [8] Jordan, A., Scholz, R., Wust, P., Fähling, H., & Felix, R. (1999). Magnetic fluid hyperthermia (MFH): Cancer treatment with AC magnetic field induced excitation of biocompatible superparamagnetic nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic materials, 201(1-3), 413-419. [DOI:10.1016/S0304-8853(99)00088-8]
9. [9] Hilger, I., Frühauf, K., Andrä, W., Hiergeist, R., Hergt, R., & Kaiser, W. A. (2002). Heating potential of iron oxides for therapeutic purposes in interventional radiology. Academic radiology, 9(2), 198-202. [DOI:10.1016/S1076-6332(03)80171-X]
10. [10] Zhang, W., Zhang, Z., & Zhang, Y. (2011). The application of carbon nanotubes in target drug delivery systems for cancer therapies. Nanoscale research letters, 6(1), 555. [DOI:10.1186/1556-276X-6-555]
11. [11] Ortega-Guerrero, A., Espinosa-Duran, J. M., & Velasco-Medina, J. (2016). TRPV1 channel as a target for cancer therapy using CNT-based drug delivery systems. European Biophysics Journal, 45(5), 423-433. [DOI:10.1007/s00249-016-1111-8]
12. [12] Wang, J. T. W., & Al-Jamal, K. T. (2015). Functionalized carbon nanotubes: revolution in brain delivery. Nanomedicine, 10(17), 2639-2642. [DOI:10.2217/nnm.15.114]
13. [13] Nikitin, M., Torno, M., Chen, H., Rosengart, A., & Nikitin, P. I. (2008). Quantitative real-time in vivo detection of magnetic nanoparticles by their nonlinear magnetization. Journal of applied Physics, 103(7), 07A304. [DOI:10.1063/1.2830947]
14. [14] Hamdi, M., & Ferreira, A. (2012, October). Computational study of superparamagnetic nanocapsules crossing the blood-brain barrier: A robotics approach. In 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (pp. 2313-2318). IEEE. [DOI:10.1109/IROS.2012.6385842]
15. [15] Kong, S. D., Lee, J., Ramachandran, S., Eliceiri, B. P., Shubayev, V. I., Lal, R., & Jin, S. (2012). Magnetic targeting of nanoparticles across the intact blood-brain barrier. Journal of controlled release, 164(1), 49-57. [DOI:10.1016/j.jconrel.2012.09.021]
16. [16] Zhang, X., Meng, L., Lu, Q., Fei, Z., & Dyson, P. J. (2009). Targeted delivery and controlled release of doxorubicin to cancer cells using modified single wall carbon nanotubes. Biomaterials, 30(30), 6041-6047. [DOI:10.1016/j.biomaterials.2009.07.025]
17. [17] Hajipour, M. J., Santoso, M. R., Rezaee, F., Aghaverdi, H., Mahmoudi, M., & Perry, G. (2017). Advances in alzheimer's diagnosis and therapy: The implications of nanotechnology. Trends in biotechnology, 35(10), 937-953. [DOI:10.1016/j.tibtech.2017.06.002]
18. [18] Pérez-Herrero, E., & Fernández-Medarde, A. (2015). Advanced targeted therapies in cancer: Drug nanocarriers, the future of chemotherapy. European journal of pharmaceutics and biopharmaceutics, 93, 52-79. [DOI:10.1016/j.ejpb.2015.03.018]
19. [19] Hajba, L., & Guttman, A. (2016). The use of magnetic nanoparticles in cancer theranostics: Toward handheld diagnostic devices. Biotechnology advances, 34(4), 354-361. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2016.02.001]
20. [20] Liu, Z., Robinson, J. T., Tabakman, S. M., Yang, K., & Dai, H. (2011). Carbon materials for drug delivery & cancer therapy. Materials today, 14(7-8), 316-323. [DOI:10.1016/S1369-7021(11)70161-4]
21. [21] Heister, E., Neves, V., Lamprecht, C., Silva, S. R. P., Coley, H. M., & McFadden, J. (2012). Drug loading, dispersion stability, and therapeutic efficacy in targeted drug delivery with carbon nanotubes. Carbon, 50(2), 622-632. [DOI:10.1016/j.carbon.2011.08.074]
22. [22] Nielsen, H. A., & Madsen, H. (2006). Modelling the heat consumption in district heating systems using a grey-box approach. Energy and Buildings, 38(1), 63-71. [DOI:10.1016/j.enbuild.2005.05.002]
23. [23] Chen, H.; Medley, C.; Sefah, K.; Shangguan, D.; Tang, Z.; Meng, L.; Smith, J.; Tan,W. Molecular recognition of small-cell lung cancer cells using aptamers. Chemmedchem 2008, 3, 991-1001. [DOI:10.1002/cmdc.200800030]
24. [24] Majumder, J., & Minko, T. (2020). Targeted Nanotherapeutics for respiratory diseases: cancer, fibrosis, and coronavirus. Advanced Therapeutics, 2000203. [DOI:10.1002/adtp.202000203]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله کنترل می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2022 CC BY-NC 4.0 | Journal of Control

Designed & Developed by : Yektaweb