A Javascript jelenleg le van tiltva a böngészőjében. Ha a JavaScript le van tiltva, a weboldal egyes funkciói nem fognak működni.
Regisztrálja adatait és az Önt érdeklő gyógyszereket, és mi összevetjük az Ön által megadott információkat a kiterjedt adatbázisunkban található cikkekkel, és időben elküldjük Önnek a PDF-példányt e-mailben.
A mágneses vas-oxid nanorészecskék mozgásának szabályozása a citosztatikumok célzott célzott célba juttatása érdekében
Szerző: Toropova Y, Korolev D, Istomina M, Shulmeyster G, Petukhov A, Mishanin V, Gorshkov A, Podyacheva E, Gareev K, Bagrov A, Demidov O
Jana Toropova,1 Dmitrij Koroljov,1 Marija Isztomina,1,2 Galina Sulmejszter,1 Alekszej Petuhov,1,3 Vlagyimir Misanin,1 Andrej Gorskov,4 Jekatyerina Podjacseva,1 Kamil Garejev,2 Alekszej Bagrov,5 Oleg Demidov6,71Almazov Nemzeti Orvostudományi Kutatóközpont, az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma, Szentpétervár, 197341, Oroszország; 2 Szentpétervári Elektrotechnikai Egyetem „LETI”, Szentpétervár, 197376, Oroszország; 3 Személyre szabott Orvoslás Központ, Almazov Állami Orvostudományi Kutatóközpont, az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma, Szentpétervár, 197341, Oroszország; 4FSBI „AA Szmorodincev Influenza Kutatóintézet”, az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma, Szentpétervár, Oroszország; 5 Szecsenov Evolúciós Élettani és Biokémiai Intézet, az Orosz Tudományos Akadémia, Szentpétervár, Oroszország; 6 RAS Citológiai Intézet, Szentpétervár, 194064, Oroszországi Föderáció; 7INSERM U1231, Orvostudományi és Gyógyszerészeti Kar, Dijoni Bourgogne-Franche Comté Egyetem, Franciaország Kommunikáció: Yana ToropovaAlmazov Nemzeti Orvostudományi Kutatóközpont, az Oroszországi Föderáció Egészségügyi Minisztériuma, Szentpétervár, 197341, Oroszországi Föderáció Tel.: +7 981 95264800 4997069 E-mail: [email protected] Háttér: A citosztatikus toxicitás problémájának ígéretes megközelítése a mágneses nanorészecskék (MNP) használata a célzott gyógyszeradagoláshoz. Cél: Számítások segítségével meghatározni az MNP-ket in vivo szabályozó mágneses tér legjobb jellemzőit, valamint az MNP-k magnetronos egérdaganatokba történő in vitro és in vivo történő bejuttatásának hatékonyságát. (MNP-k-ICG) módszert alkalmaznak. In vivo lumineszcencia intenzitás vizsgálatokat végeztek tumoros egerekben, mágneses térrel és anélkül a vizsgált helyen. Ezeket a vizsgálatokat az Orosz Egészségügyi Minisztérium Almazov Állami Orvostudományi Kutatóközpontjának Kísérleti Orvostudományi Intézete által kifejlesztett hidrodinamikai állványzaton végezték. Eredmény: A neodímium mágnesek használata elősegítette az MNP szelektív felhalmozódását. Egy perccel az MNPs-ICG tumoros egereknek történő beadása után az MNPs-ICG főként a májban halmozódik fel. Mágneses tér jelenlétében és hiányában is ez az anyagcsereútját jelzi. Bár mágneses tér jelenlétében a tumorban a fluoreszcencia növekedését figyelték meg, az állat májában a fluoreszcencia intenzitása idővel nem változott. Következtetés: Ez a fajta MNP, a számított mágneses térerősséggel kombinálva, alapul szolgálhat a citosztatikus gyógyszerek tumorszövetekbe történő mágnesesen vezérelt leadásának fejlesztéséhez. Kulcsszavak: fluoreszcencia-analízis, indocianin, vas-oxid nanorészecskék, citosztatikumok magnetronos leadása, tumorcélzás
A daganatos betegségek világszerte a halálozás egyik fő okai. Ugyanakkor a daganatos betegségek morbiditásának és mortalitásának növekedési dinamikája továbbra is fennáll. 1 A ma alkalmazott kemoterápia továbbra is a különböző daganatok egyik fő kezelési módja. Ugyanakkor a citosztatikumok szisztémás toxicitásának csökkentésére irányuló módszerek fejlesztése továbbra is releváns. A toxicitási probléma megoldására ígéretes módszer a nanoskálájú hordozók használata a célzott gyógyszerbeviteli módszerekhez, amelyek a gyógyszerek lokális felhalmozódását biztosítják a daganatos szövetekben anélkül, hogy növelnék azok felhalmozódását az egészséges szervekben és szövetekben. 2 Ez a módszer lehetővé teszi a kemoterápiás gyógyszerek hatékonyságának és célzottságának javítását a daganatos szövetekben, miközben csökkenti azok szisztémás toxicitását.
A citosztatikus szerek célzott célzott célba juttatására szolgáló különféle nanorészecskék közül a mágneses nanorészecskék (MNP-k) különös érdeklődésre tartanak számot egyedi kémiai, biológiai és mágneses tulajdonságaik miatt, amelyek biztosítják sokoldalúságukat. Ezért a mágneses nanorészecskék fűtőrendszerként használhatók hipertermiás daganatok (mágneses hipertermia) kezelésére. Diagnosztikai szerként is alkalmazhatók (mágneses rezonancia diagnózis). 3-5 Ezen tulajdonságok, valamint az MNP-k egy adott területen történő felhalmozódásának lehetősége külső mágneses tér alkalmazásával kombinálva a célzott gyógyszerkészítmények célzott célzott célzott gyógyszerkészítmények célzott célba juttatása lehetővé teszi egy multifunkcionális magnetronrendszer létrehozását, amely a citosztatikumokat a daganat helyére célozza. Egy ilyen rendszer tartalmazna MNP-t és mágneses mezőket a testben való mozgásuk szabályozására. Ebben az esetben mind a külső mágneses mezők, mind a daganatot tartalmazó testterületre helyezett mágneses implantátumok használhatók mágneses tér forrásaként. 6 Az első módszernek komoly hiányosságai vannak, többek között a gyógyszerek mágneses célzásához speciális berendezések szükségessége, valamint a műtétek elvégzéséhez szükséges személyzet képzésének szükségessége. Ezenkívül ezt a módszert a magas költségek korlátozzák, és csak a test felszínéhez közeli „felszíni” daganatok esetén alkalmas. A mágneses implantátumok alternatív módszere kibővíti a technológia alkalmazási körét, megkönnyítve a test különböző részein található daganatok esetén való alkalmazását. Mind az egyes mágnesek, mind az intraluminális stentbe integrált mágnesek implantátumként használhatók üreges szervek daganatos károsodása esetén, azok átjárhatóságának biztosítására. Saját, nem publikált kutatásunk szerint azonban ezek nem elég mágnesesek ahhoz, hogy biztosítsák az MNP visszatartását a véráramból.
A magnetronos gyógyszeradagolás hatékonysága számos tényezőtől függ: magának a mágneses hordozónak a jellemzőitől, valamint a mágneses térforrás jellemzőitől (beleértve az állandó mágnesek geometriai paramétereit és az általuk generált mágneses tér erősségét). A sikeres mágnesesen vezérelt sejtgátló adagolási technológia fejlesztésének magában kell foglalnia a megfelelő mágneses nanoskálájú gyógyszerhordozók fejlesztését, biztonságosságuk felmérését, valamint egy olyan vizualizációs protokoll kidolgozását, amely lehetővé teszi mozgásuk nyomon követését a testben.
Ebben a tanulmányban matematikailag kiszámítottuk az optimális mágneses tér jellemzőit a mágneses nanoskálájú gyógyszerhordozó szervezetben történő szabályozásához. Izolált patkány erekben vizsgáltuk az MNP visszatartásának lehetőségét az alkalmazott mágneses tér hatása alatt, ezen számítási jellemzők mellett. Ezenkívül MNP-k és fluoreszcens ágensek konjugátumait szintetizáltuk, és kidolgoztunk egy protokollt in vivo vizualizációjukra. In vivo körülmények között, tumormodell egerekben vizsgáltuk az MNP-k felhalmozódási hatékonyságát a tumorszövetekben, mágneses tér hatása alatt történő szisztémás adagolás esetén.
Az in vitro vizsgálatban referencia MNP-t, az in vivo vizsgálatban pedig fluoreszcens anyagot (indolecianint; ICG) tartalmazó tejsav-poliészterrel (politejsav, PLA) bevont MNP-t használtunk. Az MNP-ICG az (MNP-PLA-EDA-ICG) felhasználású esetben szerepel.
Az MNP szintézisét, valamint fizikai és kémiai tulajdonságait máshol részletesen leírták.7,8
Az MNP-ICG szintézise érdekében először PLA-ICG konjugátumokat állítottunk elő. Ehhez PLA-D és PLA-L racém porkeverékét használtuk, amelynek molekulatömege 60 kDa.
Mivel a PLA és az ICG egyaránt savak, a PLA-ICG konjugátumok szintéziséhez először egy amino-terminális távtartót kell szintetizálni a PLA-n, amely segíti az ICG kemoszorpcióját a távtartóhoz. A távtartót etilén-diamin (EDA), karbodiimid módszerrel és vízoldható karbodiimid, 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)-karbodiimid (EDAC) alkalmazásával szintetizáltuk. A PLA-EDA távtartót a következőképpen szintetizáltuk. 2 ml 0,1 g/ml PLA kloroformos oldathoz 20-szoros moláris feleslegben EDA-t és 20-szoros moláris feleslegben EDAC-t adtunk. A szintézist 15 ml-es polipropilén kémcsőben, rázógépen, 300 perc-1 sebességgel, 2 órán át végeztük. A szintézisvázlat az 1. ábrán látható. A szintézisvázlat optimalizálása érdekében ismételjük meg a szintézist 200-szoros reagensfelesleggel.
A szintézis végén az oldatot 3000 perc-1 sebességgel 5 percig centrifugáltuk a kicsapódott polietilén származékok feleslegének eltávolítása érdekében. Ezután 2 ml 0,5 mg/ml koncentrációjú, dimetil-szulfoxidban (DMSO) oldott ICG-oldatot adtunk a 2 ml oldathoz. A keverőt 300 perc-1 sebességgel rögzítettük 2 órán át. A kapott konjugátum vázlatos rajza a 2. ábrán látható.
200 mg MNP-hez 4 ml PLA-EDA-ICG konjugátumot adtunk. LS-220 rázógépet (LOIP, Oroszország) használtunk a szuszpenzió 30 perces, 300 perc-1-es frekvencián történő keveréséhez. Ezután háromszor mostuk izopropanollal, és mágneses szeparációnak vetettük alá. UZD-2 ultrahangos diszpergálót (FSUE NII TVCH, Oroszország) használtunk az IPA hozzáadásához 5-10 perces folyamatos ultrahangos kezelés mellett. A harmadik IPA mosás után a csapadékot desztillált vízzel mostuk, és 2 mg/ml koncentrációjú fiziológiás sóoldatban reszuszpendáltuk.
A kapott MNP méreteloszlását vizes oldatban ZetaSizer Ultra berendezéssel (Malvern Instruments, Egyesült Királyság) vizsgáltuk. Az MNP alakját és méretét JEM-1400 STEM téremissziós katóddal (JEOL, Japán) ellátott transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM) vizsgáltuk.
Ebben a tanulmányban hengeres permanens mágneseket (N35 minőségű; nikkel védőbevonattal) és a következő szabványméreteket (hossztengely hossza × hengerátmérő) használtuk: 0,5 × 2 mm, 2 × 2 mm, 3 × 2 mm és 5 × 2 mm.
Az MNP transzport in vitro vizsgálatát a modellrendszerben az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériumának Almazov Állami Orvostudományi Központjának Kísérleti Orvostudományi Intézete által kifejlesztett hidrodinamikai állványzaton végezték. A keringő folyadék (desztillált víz vagy Krebs-Henseleit-oldat) térfogata 225 ml. Állandó mágnesként axiálisan mágnesezett hengeres mágneseket használnak. A mágnest egy tartóra helyezik, 1,5 mm távolságra a központi üvegcső belső falától, a vége a cső irányába (függőlegesen) nézzen. A folyadék áramlási sebessége a zárt körben 60 l/h (ami 0,225 m/s lineáris sebességnek felel meg). A Krebs-Henseleit-oldatot keringető folyadékként használják, mert a plazma analógja. A plazma dinamikus viszkozitási együtthatója 1,1–1,3 mPa∙s. 9 A mágneses térben adszorbeált MNP mennyiségét spektrofotometriával határozzák meg a keringő folyadék vaskoncentrációjából a kísérlet után.
Ezenkívül kísérleti vizsgálatokat végeztek egy továbbfejlesztett folyadékmechanikai asztalon az erek relatív permeabilitásának meghatározására. A hidrodinamikai tartó fő alkotóelemei a 3. ábrán láthatók. A hidrodinamikai stent fő alkotóelemei egy zárt hurok, amely a modell érrendszerének keresztmetszetét szimulálja, és egy tárolótartály. A modellfolyadék mozgását a véredény modul kontúrja mentén egy perisztaltikus szivattyú biztosítja. A kísérlet során fenn kell tartani a párologtatást és a szükséges hőmérsékleti tartományt, és ellenőrizni kell a rendszerparamétereket (hőmérséklet, nyomás, folyadékáramlási sebesség és pH-érték).
3. ábra A carotis artéria falának permeabilitásának vizsgálatára használt berendezés blokkdiagramja. 1-tároló tartály, 2-perisztaltikus szivattyú, 3-mechanizmus az MNP-t tartalmazó szuszpenzió hurokba juttatására, 4-áramlásmérő, 5-nyomásérzékelő a hurokban, 6-hőcserélő, 7-kamra tartállyal, 8-a mágneses tér forrása, 9-a szénhidrogéneket tartalmazó ballon.
A tartályt tartalmazó kamra három tartályból áll: egy külső nagy tartályból és két kis tartályból, amelyeken keresztül a központi áramkör karjai áthaladnak. A kanült a kis tartályba helyezik, a tartályt a kis tartályra fűzik, és a kanül hegyét egy vékony dróttal szorosan összekötik. A nagy és a kis tartály közötti teret desztillált vízzel töltik meg, és a hőcserélőhöz való csatlakozás miatt a hőmérséklet állandó marad. A kis tartályban lévő teret Krebs-Henseleit-oldattal töltik meg, hogy fenntartsák az érsejtek életképességét. A tartályt szintén Krebs-Henseleit-oldattal töltik fel. A gáz- (szén-) ellátó rendszert a kis tartályban lévő oldat elpárologtatására használják a tárolótartályban és a tartályt tartalmazó kamrában (4. ábra).
4. ábra A tartály elhelyezésére szolgáló kamra. 1-Kanül az erek leeresztésére, 2-Külső kamra, 3-Kis kamra. A nyíl a modellfolyadék irányát jelzi.
Az érfal relatív permeabilitási indexének meghatározásához patkány carotis artériát használtunk.
Az MNP szuszpenzió (0,5 ml) rendszerbe juttatása a következő jellemzőkkel bír: a tartály és a hurokban lévő összekötő cső teljes belső térfogata 20 ml, az egyes kamrák belső térfogata pedig 120 ml. A külső mágneses térforrás egy 2×3 mm-es szabványméretű permanens mágnes. A mágnes az egyik kis kamra fölé, a tartálytól 1 cm-re, az egyik vége a tartály fala felé néz. A hőmérsékletet 37 °C-on tartják. A görgős szivattyú teljesítményét 50%-ra állítják, ami 17 cm/s sebességnek felel meg. Kontrollként permanens mágnesek nélküli cellában vettek mintákat.
Egy órával az adott koncentrációjú MNP beadása után folyékony mintát vettünk a kamrából. A részecskekoncentrációt spektrofotométerrel mértük, Unico 2802S UV-Vis spektrofotométert (United Products & Instruments, USA) használva. Az MNP szuszpenzió abszorpciós spektrumát figyelembe véve a mérést 450 nm-en végeztük.
A Rus-LASA-FELASA irányelveknek megfelelően minden állatot speciális, kórokozóktól mentes létesítményekben nevelnek és tartanak. Ez a tanulmány megfelel az állatkísérletekre és kutatásokra vonatkozó összes vonatkozó etikai előírásnak, és etikai jóváhagyást kapott az Almazov Nemzeti Orvosi Kutatóközponttól (IACUC). Az állatok szabadon ittak vizet és rendszeresen ettek.
A vizsgálatot 10 altatott, 12 hetes, hím, immunhiányos NSG egéren (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, USA) végezték, amelyek súlya 22 g ± 10%. Mivel az immunhiányos egerek immunitása gátolt, az e vonalba tartozó immunhiányos egerek lehetővé teszik az emberi sejtek és szövetek átültetését transzplantátum kilökődése nélkül. A különböző ketrecekből származó alomtársakat véletlenszerűen osztották be a kísérleti csoportba, és együtt tenyésztették őket, vagy szisztematikusan más csoportok alomanyagának tették ki őket, hogy biztosítsák a közös mikrobiotához való egyenlő kitettséget.
A HeLa humán rákos sejtvonalat xenograft modell létrehozására használtuk. A sejteket glutamint tartalmazó DMEM táptalajban (PanEco, Oroszország) tenyésztettük, amelyet 10% magzati szarvasmarha-szérummal (Hyclone, USA), 100 CFU/ml penicillinnel és 100 μg/ml sztreptomicinnel egészítettünk ki. A sejtvonalat az Orosz Tudományos Akadémia Sejtkutató Intézetének Génexpresszió Szabályozási Laboratóriuma bocsátotta rendelkezésünkre. Az injekció beadása előtt a HeLa sejteket 1:1 arányú tripszin:Versene oldattal (Biolot, Oroszország) távolítottuk el a tenyésztő műanyagból. Mosás után a sejteket teljes táptalajban szuszpendáltuk 5×106 sejt/200 μl koncentrációban, majd bazális membrán mátrixszal (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) hígítottuk (1:1, jégen). Az elkészített sejtszuszpenziót az egér combjának bőrébe injektáltuk szubkután. A tumor növekedését elektronikus tolómérővel monitoroztuk 3 naponta.
Amikor a daganat elérte az 500 mm3-t, egy permanens mágnest ültettek be a kísérleti állat izomszövetébe a daganat közelében. A kísérleti csoportba (MNP-ICG + tumor-M) 0,1 ml MNP-szuszpenziót injektáltak, és mágneses térnek tették ki. Kontrollként (háttér) kezeletlen, egész állatokat használtak. Ezenkívül olyan állatokat is használtak, amelyekbe 0,1 ml MNP-t injektáltak, de nem ültettek be mágnest (MNP-ICG + tumor-BM).
Az in vivo és in vitro minták fluoreszcencia-megjelenítését IVIS Lumina LT III sorozatú bioképalkotó készüléken (PerkinElmer Inc., USA) végeztük. Az in vitro vizualizációhoz 1 ml szintetikus PLA-EDA-ICG és MNP-PLA-EDA-ICG konjugátumot adtunk a lemez kutakhoz. Az ICG festék fluoreszcencia-jellemzőit figyelembe véve a minta fényintenzitásának meghatározásához legjobb szűrőt választottuk ki: a maximális gerjesztési hullámhossz 745 nm, az emissziós hullámhossz pedig 815 nm. A konjugátumot tartalmazó kutak fluoreszcencia-intenzitásának kvantitatív mérésére a Living Image 4.5.5 szoftvert (PerkinElmer Inc.) használtuk.
Az MNP-PLA-EDA-ICG konjugátum fluoreszcencia intenzitását és felhalmozódását in vivo tumormodell egerekben mértük, mágneses tér jelenléte és alkalmazása nélkül a vizsgált helyen. Az egereket izofluránnal altattuk, majd 0,1 ml MNP-PLA-EDA-ICG konjugátumot injektáltunk a farokvénán keresztül. Kezeletlen egereket használtunk negatív kontrollként a fluoreszcens háttér előállításához. A konjugátum intravénás beadása után az állatot melegítőállásba (37°C) helyeztük az IVIS Lumina LT III sorozatú fluoreszcens képalkotó (PerkinElmer Inc.) kamrájába, miközben 2%-os izoflurán érzéstelenítéssel fenntartottuk az inhalációt. Az ICG beépített szűrőjét (745–815 nm) használtuk a jel detektálásához az MNP bevezetése után 1 és 15 perccel.
A konjugátum tumorban való felhalmozódásának felméréséhez az állat hashártyáját papírral fedtük le, ami lehetővé tette a májban lévő részecskék felhalmozódásával járó élénk fluoreszcencia kiküszöbölését. Az MNP-PLA-EDA-ICG bioeloszlásának vizsgálata után az állatokat humánusan elaltattuk izoflurán túladagolásával, majd a tumorterületeket elválasztottuk és a fluoreszcencia sugárzás mennyiségi értékelését elvégeztük. A kiválasztott érdeklődésre számot tartó régióból származó jelelemzés manuális feldolgozásához a Living Image 4.5.5 szoftvert (PerkinElmer Inc.) használtuk. Minden állatnál három mérést végeztünk (n = 9).
Ebben a tanulmányban nem számszerűsítettük az ICG MNP-kre történő sikeres betöltését az ICG-vel. Ezenkívül nem hasonlítottuk össze a nanorészecskék retenciós hatékonyságát különböző alakú permanens mágnesek hatása alatt. Ezenkívül nem értékeltük a mágneses tér hosszú távú hatását a nanorészecskék tumorszövetekben való retenciójára.
A nanorészecskék dominálnak, átlagosan 195,4 nm-es mérettel. Ezenkívül a szuszpenzió 1176,0 nm-es átlagos méretű agglomerátumokat is tartalmazott (5A. ábra). Ezt követően a részt centrifugális szűrőn szűrtük. A részecskék zeta-potenciálja -15,69 mV (5B. ábra).
5. ábra A szuszpenzió fizikai tulajdonságai: (A) részecskeméret-eloszlás; (B) részecskeeloszlás zeta-potenciálon; (C) Nanorészecskék TEM fényképe.
A részecskeméret alapvetően 200 nm (5C. ábra), amely egyetlen 20 nm méretű MNP-ből és egy alacsonyabb elektronsűrűségű PLA-EDA-ICG konjugált szerves héjból áll. A vizes oldatokban az agglomerátumok képződése az egyes nanorészecskék elektromotoros erejének viszonylag alacsony modulusával magyarázható.
Permanens mágnesek esetén, amikor a mágnesezettség a V térfogatban koncentrálódik, az integrálfüggvény két integrálra oszlik, nevezetesen térfogatra és felületre:
Állandó mágnesezettségű minta esetén az áramsűrűség nulla. Ekkor a mágneses indukcióvektor kifejezése a következő alakot ölti:
Numerikus számításokhoz MATLAB programot (MathWorks, Inc., USA) használjon, ETU „LETI” akadémiai licencszám: 40502181.
Amint a 7., 8. és 9. ábrán, valamint a 10. ábrán látható, a legerősebb mágneses teret a henger végétől axiálisan elhelyezett mágnes hozza létre. A hatásos hatássugár megegyezik a mágnes geometriájával. Hengeres mágneseknél, amelyek hengerének hossza nagyobb, mint az átmérője, a legerősebb mágneses tér az axiális-radiális irányban figyelhető meg (a megfelelő komponens esetében); ezért egy nagyobb oldalviszonyú (átmérő és hosszúság) hengerpárban a leghatékonyabb az MNP adszorpciója.
7. ábra A mágneses indukció intenzitásának Bz komponense a mágnes Oz tengelye mentén; a mágnes standard mérete: fekete vonal 0,5 × 2 mm, kék vonal 2 × 2 mm, zöld vonal 3 × 2 mm, piros vonal 5 × 2 mm.
8. ábra A mágneses indukció Br komponense merőleges a mágnes Oz tengelyére; a mágnes standard méretei: fekete vonal 0,5 × 2 mm, kék vonal 2 × 2 mm, zöld vonal 3 × 2 mm, piros vonal 5 × 2 mm.
9. ábra A mágneses indukció intenzitás Bz komponense a mágnes végtengelyétől r távolságra (z=0); a mágnes standard mérete: fekete vonal 0,5 × 2 mm, kék vonal 2 × 2 mm, zöld vonal 3 × 2 mm, piros vonal 5 × 2 mm.
10. ábra A mágneses indukció komponense a sugárirányban; standard mágnesméret: fekete vonal 0,5 × 2 mm, kék vonal 2 × 2 mm, zöld vonal 3 × 2 mm, piros vonal 5 × 2 mm.
Speciális hidrodinamikai modellek segítségével tanulmányozható az MNP tumorszövetekbe történő bejuttatásának módja, a nanorészecskék koncentrálhatók a célterületen, és meghatározható a nanorészecskék viselkedése hidrodinamikai körülmények között a keringési rendszerben. Külső mágneses térként állandó mágnesek használhatók. Ha figyelmen kívül hagyjuk a nanorészecskék közötti magnetosztatikus kölcsönhatást, és nem vesszük figyelembe a mágneses folyadékmodellt, elegendő a mágnes és egyetlen nanorészecske közötti kölcsönhatást dipól-dipól közelítéssel becsülni.
Ahol m a mágnes mágneses momentuma, r a nanorészecske elhelyezkedési pontjának sugárvektora, k pedig a rendszertényező. A dipólusközelítésben a mágnes mezőjének hasonló konfigurációja van (11. ábra).
Homogén mágneses térben a nanorészecskék csak az erővonalak mentén forognak. Nem homogén mágneses térben az erő hat rájuk:
Ahol egy adott irány deriváltja l. Ezenkívül az erő a nanorészecskéket a mező legegyenetlenebb területeire húzza, azaz az erővonalak görbülete és sűrűsége megnő.
Ezért kívánatos egy kellően erős mágnest (vagy mágnesláncot) használni, amelynek nyilvánvaló axiális anizotrópiája van azon a területen, ahol a részecskék találhatók.
Az 1. táblázat egyetlen mágnes, mint elegendő mágneses térforrás képességét mutatja az MNP befogására és megtartására az alkalmazási mező érrendszerében.