طراحی بهینه پروفایل میدان مغناطیسی جهت دارورسانی نانولوله های عامل دار شده به داخل غشای سلولی: آنالیز محاسباتی

امروزه در پزشکی استفاده از نانو کربن (cn) کاربرد چشمگیری دارد از جمله آن می توان به تشخیص بیماری های سرطان و درمان آن ها اشاره نمود. در بین انواع مختلف نانوکربن ها، نانوکربن های لوله ای (cnts) توجه بسیاری از گروه های تحقیقاتی را در راستای کاربردهای درمانی به خود جذب کرده است. به دلیل ساختار ذاتی نانولوله ها، می توان از آن ها به طور گسترده به عنوان حامل های دارویی استفاده کرد. عامل دار نمودن نانوکربن های لوله ای و ترکیب آن ها با داروها و نانو ذرات مغناطیسی (mnps)، امکان دارورسانی هوشمند را محقق کرده است. نانوذرات مغناطیسی در کنار نانولوله نقش عملگر را بازی می کنند که قابلیت تحریک توسط میدان مغناطیسی خارجی را دارد. دارو رسانی به یک محدوده خاص به ویژه به داخل سلول های سرطانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور درک مناسب از میزان نیروی مورد نیاز جهت اعمال بر نانولوله ها و عبور غیر تهاجمی از لایه های غشای سلول های سرطانی در راستای دارورسانی هدفمند و هوشمند بسیار ضروری است.در این تحقیق، چگونگی عبور کنترل شده ی نانولوله های عامل دار شده حاوی داروی ضد سرطان از غشا سلولی(سلول ریه) مورد مطالعه قرار گرفته می شود. 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 می کند. داده های محاسبات مولکولی به همراه معادلات دینامیکی در فضای فرکانس به صورت مدل ریاضی ارائه می شود بر مبنای معادلات مستخرج، پروفایل بهینه میدان مغناطیسی خارجی بدست می آید. نتایج و شرایط بهینه ایجاد شده برای میدان مغناطیسی و گرادیان میدان مغناطیسی برای دارورسانی به داخل سلول در فاصله زمانی های 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.

Design of the optimal magnetic field in application of functionalized CNT-based drug delivery toward the cell membrane: Computational Analysis

Recently, Carbon Nano (CN) structures are widely used in medical applications, especially the detection and treatment of cancer disease. Among various types of CNs, Carbone Nano Tubes (CNTs) attracted many researchers #39; attention to consider them toward clinical application. Regarding the intrinsic structure of CNTs, they can be used widely in drug delivery applications. Functionalized CNTs and conjugated with drug and magnetic nanoparticles (MNPs), represents an opportunity toward targeted drug delivery. In the mentioned system, MNPs play as a magnetic actuator, which can be externally excited. Delivery of the drug to a specific area, specifically inside the cellular membrane, is essential. To conduct a welldesigned delivery system, the interaction force profile is needed to cross the CNTs through the membrane. The process is the primary point in a targeted drug delivery system. In this study, the computational analysis of crossing functionalized /CNTs containing anticancer drug through the cell membrane (lung cell) are investigated. The mathematical model shows the frequency behaviour of the cell membrane and provides a physical relation between crossing velocities and interaction forces. In this paper, the result is based on a complex Molecular scale simulation in which they entirely compute the producer of drug delivery. The dynamics equation of the system is presented in the time and frequency domain, which can lean to provide an optimal external magnetic field profile. This design helps nanotechnologist to precisely analyze drug delivery dynamics during the time and how to implement in clinical applications. The results provide an optimal profile to deliver the drug and crossing through the cell membrane in 30 seconds, 1, 2 and 5 minutes.