Lichide Magnetice În Medicină-final

7/25/2019 Lichide Magnetice n Medicin-final

1/23

LICHIDE MAGNETICE N

MEDICIN


2/23

Ce este un lichid magnetic? Un lichid cu puternice proprieti magnetice poate fi obinut prin

dispersareacoloidala unor particule magnetice solide fine ntr-un lichidobinuit.

Un asemenea sistem bifazic, foarte sensibil la cmpul magnetic, care secomportca un lichid omogen, acptatdenumirea de ,,lichidmagnetic.

Lichidele magnetice nu creazn jurul lor un cmp magnetic nsrspund laaciunea cmpurilor magnetice.


3/23

Lichide magnetice

n interaciunealichidelor magnetice cucmpul magnetic s-au observat o seriede fenomene cum ar fi:

-o cantitate de lichid magnetic poate fisuspendat n spaiu prin aciunea unui

cmp magnetic;-un magnet permanent poate fi levitatstabil ntr-un lichid magnetic;

-corpurile capt o greutate specificaparent variabil n funcie de

intensitatea cmpului magnetic i demagnetizaia lichidului magnetic;


4/23

Lichide magnetice

- generarea micrii lichidului prinmijloace termicei magneticefraaveaprimecanice mobile;

- posibilitatea de a curge i de a

conduce fluxul magnetic;- formarea spontan a picurilor delichid cu stabilitate mare nprezenaunui cmp magnetic perpendicular lasuprafaalichidului;

- rotirea unui lichid magnetic dectreun cmp magnetic rotitor.

Lichidele magnetice apoase sunt destinateutilizriin biologiei medicin isepreparpebazdemagnetit: Fe3O4care

nu estetoxic.


5/23

Pentru aplicaii in vivo prepararea de lichidemagnetice trebuies urmreasc:

reducerea dimensiunilor nanoparticulelor pentru aputea trece prin structurile membranare din esuturiiorgane;

asigurarea stabilitii n condiiile de pH impuse defluidele biologice;

mbrcarea suprafeei nanoparticulelor cu moleculecare s permit n continuare funcionalizarea lor,

respectiv interaciuni puternice cu componentebiologice de interes (medicamente, anticorpi,marcherifluoresceni).


6/23

Aplicaii ale lichidelor magnetice nbiomedicin

Lichidele magnetice au fost utilizate nmedicin ncdin anii60pentru stoparea anevrismelor intracraniene precum i pentruembolizareaselectiva arterelor renalen cazul tumorilor localizaten aceste organe.

Dup1980 lichidele magnetice au fost introduse ndiagnosticul pebaza derezonan magnetic nuclear(RMN) ca agent de contrastdatorit tendineide acumularenaturaln ficati splin.

Ulterior s-au dezvoltat tehnicile de: separaremagnetic celular (celule vii de celule moarte, molecule

de ADN dintr-un amestec etc.) ghidareamagnetica medicamentelor hipertermia cu lichide magnetice. marcareaiseparareamagnetica celulelor viabile


7/23

Aplicaii ale lichidelormagnetice n biomedicin

Microparticulele magnetice ofer cteva posibile aplicaiiextrem de atractive nbiomedicin.

In primul rand, ele au dimensiuni controlabile de la civananometripnla zeci de micrometri, care le plaseazntr-un

domeniu de dimensiuni comparabile cu cele ale celulelor (10-100 m), virusurilor (20-450 nm), a proteinelor (5-50 nm) saua genelor (2 nm latime i10-100 nm lungime).

Acest lucru semnific c ele pot veni n contact intim cu o

entitate biologic int. i ntradevar, ele pot fi acoperite cumolecule biologice care leoferproprietatea de a interacionacu sau a se lega la o entitate biologic, oferind un modcontrolabil dereaciesauintire.


8/23


In al doilea rand, microparticulele suntmagnetice, ceea ce nseamn c se supunlegii lui Coulomb, i n consecin pot fimanipulate prin intermediul unui gradient decmp magnetic extern.

In absena unui cmp magnetic extern,momentele magnetice ale particulelor mici

sunt orientate absolut ntmpltor,momentulmagnetic total fiind aproximativ egal cu zero. Cnd este aplicat un cmp magnetic extern,

particulele se orienteazde-a lungul liniilorde cmp magnetic, amplificndu-se astfelintensitatea cmpului magnetic propriu.Drept urmare, particulele rspund lacmpurile magnetice avnd locmicarea lor

pe direcia liniilor de cmp magnetic. Landeprtarea cmpului magnetic extern,momentele magnetice ale particulelor imodific statistic direcia, particulelepierzndu-i proprietilemagnetice.


9/23


Aceast dirijare de la distan combinat cupenetrabilitatea intrinsec a cmpului magneticprin corpul uman, deschide orizonturi noi pentrumulte aplicaii ce presupun transportul i/sau

imobilizarea microparticulelor magnetice sau aentitilorbiologiceintitemagnetic.

n acest mod ele pot fi destinate transportului desubstane, cum ar fi substane antitumorale, saude o serie de atomi radioactivi, spre o regiuneintdin organism, cum ar fi un esuttumoral.


10/23


In al treilea rnd, microparticulele magnetice pot fiproiectates rspundprinrezonanla un cmp variabil ntimp, cu rezultate avantajoase mai ales cnd se urmretetransferul de energie de la un cmp energetic pulsatoriu spremicroparticul.

De exemplu, particula poate s se nclzeasc, ceea ceconduce la ideea de a fiutilizatca agent n hipertermie, saun eliberarea unei cantiti specifice de medicament toxic

prin transfer de energietermicntr-unesut intcum ar fiunesuttumoral; sau poate fiutilizatca agent de transportn chimioterapie sau n radioterapie unde are un gradmoderat decreterea temperaturiiesutuluicare conduce lao distrugere maiefectiva celulelor maligne.


11/23


Aceste posibiliti reprezint baza aplicaiilorbiomedicale a fluidelor magneticeial ctorvamari direcii de cercetare actuale care seconstituie ca metode alternative la metodeleclasice,convenionale.


12/23

Aplicarea purttorilor magnetici n transportul

de medicamente

Teoretic, tratamentul unei anumite boli ce a afectat un anumitcompartiment sau oanumitparte a corpului ar trebuisse adresezedoar acelui segment de corp afectat pe cares-l trateze ca o unitate

biologic, fra afecta restul corpului.

n realitate, protocoalele de tratament convenionale nu suntcapabile s induc atingerea unor concentraii semnificative ncompartimentele afectate fr distribuia medicamentului n toatecelelaltepri (sntoase)ale corpului.

Aceasta conduce nu numai la necesitatea introducerii decantitidemedicamente mult mai mari dect ar fi necesare pentru tratarealocala bolii respective darila faptulc esuturile sntoasesuntastfel expuse potenialelor efecte adverse ale medicamentelorcitotoxice.


13/23


de medicamente

Se ajunge astfel lasituaiile limita medicamentelor cu indiceterapeuticsczut in special a medicamentelor antitumoraleconvenionale.

Din motivele expuse mai sus, n ultimii ani s-aufcuteforturisusinute pentru a introduce intirea specific amedicamentelor n practicamedical.

intireamedicamentelor activei distribuiaacestora caresdepind numai de anumite fore externe este un dezideratatractiv din punct de vedere teoretic daripractic.


14/23

Aplicarea purttorilor magnetici n transportul de

medicamente

Tipurile particulare de medicamente trebuie ghidate spre celuleleint nmoduri diferite,funciede caracteristicile specifice dedistribuie.

O modalitate de ainfluena circulaiamedicamentului n organism este dea-l cupla cu particule sensibile magnetic ia-l concentra astfel n zoneledorite cu ajutorul cmpurilor magnetice puternice.


15/23

n principiu, medicamentulurmrit(s-aufcutexperimente de laborator invivo cu antibiotice,citostatice,medicamente inhibitori enzimatici) estecombinat cu particulele active magnetic (particule de fero-carbon,magnetit,fluide fero-iferi-magnetice) rezultnd un amestec cu oformulstabilfarmacologic.

Aceasta esteinjectatfie intraarterial (cel mai utilizat mod experimental),fie intravenos, fie peritumoral, fie chiar intratumoral si transportate spretumornprezenaunui cmp magnetic extern.


medicamente


16/23


medicamente

Tehnologiile curente de transport i intire magnetic amedicamentelor permit o concentrare nesutul intdepnla70% a dozei administrate de medicament cuinteraciiminimecu celulelesntoase iun grad de toxicitatesczut fadeesuturilenormale.

S-a obinut experimental o cretere de pn la 80% aconcentraieidesubstan activnesutul intutiliznd doaro treime din doza de medicament utilizat n terapiaconvenional. Cea mai mare parte a acestui rezultat se

presupune a se datora efectivitii transportului i intiriimagnetice a medicamentului spre esutul int cu pierderiminime desubstan activnesuturileneinteresate n timpultransportului ieliberarealocala medicamentului nesutulint, dupoperioad variabilde timp.


17/23

Aplicarea purttorilor magnetici n

transportul de medicamente

Dintrepurttoriimagnetici, cele mai utilizate sunt ferofluidele,acestea prezentnd unele avantaje care le recomandnainteacelorlalte tipuri depurttorimagnetici.

Dintre aceste avantaje, notabile sunt:

perfecta biocompatibilitate,excelenta stabilitate in vivo subaciuneacmpului magnetic,independenade un al treilea component cares facparte din

sistemul deintire toxicitateaintrinsec faade celulele tumorale pe care uneleferofluide oprezintchiar n lipsa citostaticului.


18/23


de medicamente

Magneii folosii cel mai frecvent pentru aplicarea cmpului magnetic sunt ceiconfecionaidinpmnturirare, magnetul trebuindsfie localizat ct mai aproapede tumor i trebuind s aib o configuraie circular, n acest fel fiind posibillocalizarea mult mai buna a ferofluidului. Magnetul nu trebuieniciodat s produccompresia tumorii (pentru a nu stnjenicirculaia sangvin intratumoral), timpul

de aplicare a cmpului este de 10-15 minute, la animale de laborator, ide celpuindouore pe corpul uman, iar cmpurile magnetice dezvoltate trebuindsfie de celpuin0,5-0,8 Tfunciedemrimeatumorii.


19/23

Aplicaiile purttorilor magnetici n

terapia tumoral prin hipertermie Aplicarea unui tratament termic ntr-o anumit zon a corpului unui animal sau a unui esut

uman,aplicare ce are drept consecin creterea temperaturii locale pn la 41-47 grade C, senumete hipertermie.

Hipertermia cu fluide magnetice ofer posibilitatea tratrii unor forme de cancer-localizate n special la suprafaa corpului

Tratmentele prespuninjectarea unui fluidmagneticbiocompatibil directn tumor.


20/23

Aplicaiile purttorilor magnetici n terapiatumoral prin hipertermie

Aplicarea temperaturilor nalte n tratarea cancerului are la bazparticularitile de vascularizare i de aport sangvin a tumorilor fa deesuturilenormale.

n general, aportul sangvin n majoritatea tumorilor solide este frecventdezorganizatieterogen avnd ca rezultat existenade arii slab perfuzate ninteriorul tumorii. n plus, aceast deficien ncirculaia sangvin n masa

tumorii conduce la o slab disipare a cldurii, tumora purtnd deveni maifierbintedect esuturile normale nconjurtoare atunci cnd este supusunui tratament termic local.

Tot datorit deficienelor n vascularizaie i aport sangvin a tumorii, seaccentueaz imai mult hipoxia celulelor care sunt astfel private denutrieniinecesarisupravieuirii. Astfel, celulele tumorale, carei aa prezintotendinintrinsecla metabolism anaerob,i accentueaz aceast tendin, n celule

crescnd cantitatea de acid lacticidecisczndmult pH-ul local. Toi acetifactori au drept consecin expunereaisensibilitateacrescut a

celulelor tumorale la moartea prin hipertermie.

I i i i i l l


21/23

Imagine surprins in vivo - celulcanceroas la intrarea ntr-un vas

sangvin


22/23

Aplicaiile purttorilor magnetici n terapia tumoral

pr in hipertermie

Hipertermia nu este utilizat niciodat singur, ci sinergic, alturi deradioterapie i chimioterapie n cadrul tratamentului multimodal altumorilor.

Opiniageneralestechipertermiasingurnu poate trata definitiv tumorilelocalizate, ca oconsecintocmai a gradientului mare devascularizaieatumorilorideci aexisteneide zone n care hipertermiaomoaro mareparte a celulelor daride zone n care celulelermnviabile.

Pentru ca hipertermiasfieaplicabilclinic, esteesenial ca tehnicile deaplicare a cdurii s fie capabile s furnizeze o cantitate suficient deenergiecaloricn ntreagamas tumoral,respectndesuturilenormale.

n acest sens au fost dezvoltate tehnologii de aplicare a hipertermiei fieasupra ntregului corp (neinvaziv, prin utilizarea decurenide aer, raze IR,radiaiiradio, sauinvazivprinnclzirea extracorporeala sngelui).


23/23

Aplicaiile purttorilor magnetici n terapia tumoral prin

hipertermie

Dezavantajul acestor tehnici este c temperaturile care sunt permise a fiatinse sunt preasczutepentru a afecta tumorile profunde.

regional, cnd tumorile cuprind o parte a corpului (neinvaziv, cu unde

electromagnetice neionizante: unde radio, microunde sau ultrasunete iinvazivfolosind implante interstiiale sau intracavitare care sunt nclziteapoi princurenimagneticiindui,curent continuu sau fluide calde);

localizat, aplicat tumorilor superficiale (depn la 4 cm adncime) devolum mic (cu raze neionizante electromagnetice, ultrasunete ).

Folosirea ferofluidelor magnetice se pare c rezolv toate aceste probleme.Particulele de magnetit ce intr n componena ferofluidelor sunt perfectbiocompatibile fiind detectate ca fcnd parte din structura ctorva esuturinormale: creier, ficat, plmn i avnd numeroase alte localizri n organism.Particulele fero-iferimagnetice sunt concentrate cu ajutorul cmpurilor magneticen zona dorit fiind apoi supuse unui cmp electromagnetic alternativ extern.Particulele disip energia cmpului transformat n cldur cauznd hipertermiazonei de concentrare.

Lichide Magnetice În Medicină-final

Documents

Transcript of Lichide Magnetice În Medicină-final