Javascript on teie brauseris hetkel keelatud. Kui JavaScript on keelatud, siis mõned selle veebisaidi funktsioonid ei tööta.
Registreerige oma täpsed andmed ja teid huvitavad ravimid ning me sobitame teie esitatud teabe meie ulatuslikus andmebaasis olevate artiklitega ja saadame teile õigeaegselt PDF-koopia e-posti teel.
Magnetilise raudoksiidi nanoosakeste liikumise kontrollimine tsütostaatikumide sihipäraseks manustamiseks
Autorid Toropova Y, Korolev D, Istomina M, Shulmeyster G, Petuhhov A, Mishanin V, Gorshkov A, Podyacheva E, Gareev K, Bagrov A, Demidov O
Jana Toropova,1 Dmitri Korolev,1 Maria Istomina,1,2 Galina Šulmeister,1 Aleksei Petuhov,1,3 Vladimir Mišanin,1 Andrei Gorškov,4 Jekaterina Podjatševa,1 Kamil Garejev,2 Aleksei Bagrov,5 Oleg Demidov6,71Vene Föderatsiooni Tervishoiuministeeriumi Almazovi-nimeline Riiklik Meditsiiniuuringute Keskus, Peterburi, 197341, Venemaa Föderatsioon; 2 Peterburi Elektrotehnikaülikool “LETI”, Peterburi, 197376, Venemaa Föderatsioon; 3 Vene Föderatsiooni Tervishoiuministeeriumi Almazovi-nimeline Riiklik Meditsiiniuuringute Keskus, Peterburi, 197341, Venemaa Föderatsioon; 4FSBI “AA Smorodintsevi nimeline Gripi Uurimisinstituut”, Vene Föderatsiooni Tervishoiuministeerium, Peterburi, Venemaa Föderatsioon; 5 Setšenovi-nimeline Evolutsioonilise Füsioloogia ja Biokeemia Instituut, Venemaa Teaduste Akadeemia, Peterburi, Venemaa Föderatsioon; 6 RAS Tsütoloogia Instituut, Peterburi, 194064, Venemaa Föderatsioon; 7INSERM U1231, Meditsiini- ja Farmaatsiateaduskond, Dijoni Bourgogne-Franche Comté Ülikool, Prantsusmaa Suhtlus: Yana ToropovaAlmazovi nimeline Riiklik Meditsiiniuuringute Keskus, Venemaa Föderatsiooni Tervishoiuministeerium, Peterburi, 197341, Venemaa Föderatsioon Tel +7 981 95264800 4997069 E-post [email protected] Taust: Paljutõotav lähenemisviis tsütostaatilise toksilisuse probleemile on magnetnanoosakeste (MNP) kasutamine sihipäraseks ravimite manustamiseks. Eesmärk: Arvutuste abil määrata kindlaks MNP-sid in vivo kontrolliva magnetvälja parimad omadused ja hinnata MNP-de magnetroni abil hiire kasvajatesse manustamise efektiivsust in vitro ja in vivo. Kasutatakse MNP-de-ICG-d. In vivo luminestsentsi intensiivsuse uuringud viidi läbi kasvajaga hiirtel, nii magnetväljaga kui ka ilma huvipakkuvas kohas. Need uuringud viidi läbi Venemaa Tervishoiuministeeriumi Almazovi Riikliku Meditsiiniuuringute Keskuse Eksperimentaalmeditsiini Instituudi poolt välja töötatud hüdrodünaamilisel karkassil. Tulemus: Neodüümmagnetite kasutamine soodustas MNP selektiivset akumuleerumist. Üks minut pärast MNP-ICG manustamist kasvajaga hiirtele akumuleerus MNP-ICG peamiselt maksas. Magnetvälja olemasolul ja puudumisel viitab see selle metaboolsele rajale. Kuigi magnetvälja juuresolekul täheldati kasvaja fluorestsentsi suurenemist, ei muutunud looma maksas fluorestsentsi intensiivsus aja jooksul. Järeldus: Seda tüüpi MNP koos arvutatud magnetvälja tugevusega võib olla aluseks tsütostaatiliste ravimite magnetiliselt kontrollitud manustamise väljatöötamisele kasvaja kudedesse. Märksõnad: fluorestsentsanalüüs, indotsüaniin, raudoksiidi nanoosakesed, tsütostaatikumide magnetroni manustamine, kasvaja sihtimine
Kasvajahaigused on üks peamisi surmapõhjuseid kogu maailmas. Samal ajal püsib endiselt kasvajahaiguste haigestumuse ja suremuse suurenemise dünaamika.1 Tänapäeval kasutatav keemiaravi on endiselt üks peamisi ravimeetodeid erinevate kasvajate korral. Samal ajal on tsütostaatikumide süsteemse toksilisuse vähendamise meetodite väljatöötamine endiselt asjakohane. Paljutõotav meetod selle toksilisuse probleemi lahendamiseks on nanoskaala kandjate kasutamine ravimite sihtimiseks, mis võivad tagada ravimite lokaalse akumuleerumise kasvajakoes, suurendamata nende akumuleerumist tervetes organites ja kudedes. 2 See meetod võimaldab parandada keemiaravi ravimite efektiivsust ja sihtimist kasvajakoes, vähendades samal ajal nende süsteemset toksilisust.
Tsütostaatikumide sihipäraseks manustamiseks kaalutavate nanoosakeste hulgas pakuvad erilist huvi magnetnanoosakesed (MNP-d) oma ainulaadsete keemiliste, bioloogiliste ja magnetiliste omaduste tõttu, mis tagavad nende mitmekülgsuse. Seetõttu saab magnetnanoosakesi kasutada kuumutussüsteemina hüpertermiaga (magnetiline hüpertermia) kasvajate raviks. Neid saab kasutada ka diagnostiliste ainetena (magnetresonantsdiagnostika). 3-5 Nende omaduste kasutamine koos MNP akumuleerumise võimalusega kindlas piirkonnas välise magnetvälja abil avab sihipäraste farmaatsiapreparaatide manustamine võimaluse luua multifunktsionaalne magnetronsüsteem tsütostaatikumide sihtimiseks kasvaja asukohta (väljavaated). Selline süsteem hõlmaks MNP-d ja magnetvälju, et kontrollida nende liikumist kehas. Sellisel juhul saab magnetvälja allikana kasutada nii väliseid magnetvälju kui ka kasvajat sisaldavasse kehapiirkonda paigutatud magnetilisi implantaate. 6 Esimesel meetodil on tõsised puudused, sealhulgas vajadus kasutada spetsiaalseid seadmeid ravimite magnetiliseks sihtimiseks ja vajadus koolitada personali operatsioonide tegemiseks. Lisaks piirab seda meetodit kõrge hind ja see sobib ainult kehapinna lähedal asuvate "pindmiste" kasvajate jaoks. Alternatiivne meetod, kus kasutatakse magnetilisi implantaate, laiendab selle tehnoloogia rakendusala, hõlbustades selle kasutamist keha erinevates osades asuvate kasvajate korral. Nii üksikuid magneteid kui ka luminaalsesse stenti integreeritud magneteid saab kasutada implantaatidena õõnesorganite kasvajakahjustuste korral, et tagada nende läbitavus. Meie enda avaldamata uuringu kohaselt ei ole need aga piisavalt magnetilised, et tagada magnetnanonukleotiidide (MNP) peetumine vereringest.
Magnetroni ravimite kohaletoimetamise efektiivsus sõltub paljudest teguritest: magnetkandja enda omadustest ja magnetvälja allika omadustest (sealhulgas püsimagnetite geomeetrilistest parameetritest ja nende tekitatud magnetvälja tugevusest). Eduka magnetiliselt juhitava raku inhibiitorite kohaletoimetamise tehnoloogia väljatöötamine peaks hõlmama sobivate magnetiliste nanoskaala ravimikandjate väljatöötamist, nende ohutuse hindamist ja visualiseerimisprotokolli väljatöötamist, mis võimaldab jälgida nende liikumist kehas.
Selles uuringus arvutasime matemaatiliselt optimaalsed magnetvälja omadused, et kontrollida organismis olevat nanoskaala magnetilist ravimikandjat. Isoleeritud rottide veresoontes uuriti ka MNP-de kinnipidamise võimalust rakendatud magnetvälja mõjul läbi veresoone seina nende arvutuslike omaduste abil. Lisaks sünteesisime MNP-de ja fluorestseeruvate ainete konjugaate ning töötasime välja protokolli nende visualiseerimiseks in vivo. In vivo tingimustes uuriti kasvajamudelhiirtel MNP-de akumuleerumise efektiivsust kasvaja kudedes süsteemsel manustamisel magnetvälja mõjul.
In vitro uuringus kasutasime referents-MNP-d ja in vivo uuringus kasutasime piimhappe polüestriga (polüpiimhape, PLA) kaetud MNP-d, mis sisaldas fluorestsentsainet (indoletsüaniin; ICG). MNP-ICG on lisatud juhul, kui kasutatakse (MNP-PLA-EDA-ICG).
MNP sünteesi ning füüsikalisi ja keemilisi omadusi on üksikasjalikult kirjeldatud mujal.7,8
MNP-ICG sünteesimiseks valmistati esmalt PLA-ICG konjugaadid. Kasutati PLA-D ja PLA-L pulbrilist ratseemilist segu molekulmassiga 60 kDa.
Kuna nii PLA kui ka ICG on happed, tuleb PLA-ICG konjugaatide sünteesimiseks kõigepealt sünteesida PLA-le amino-terminaalne vahetükk, mis aitab ICG-l vahetükile keemiliselt adsorbeeruda. Vahetükk sünteesiti etüleendiamiini (EDA) ja karbodiimiidi meetodil ning vees lahustuva karbodiimiidi, 1-etüül-3-(3-dimetüülaminopropüül)karbodiimiidi (EDAC) abil. PLA-EDA vahetükk sünteesitakse järgmiselt. Lisage 2 ml 0,1 g/ml PLA kloroformi lahusele 20-kordne molaarne liias EDA-d ja 20-kordne molaarne liias EDAC-d. Süntees viidi läbi 15 ml polüpropüleenist katseklaasis loksutil kiirusel 300 min-1 2 tunni jooksul. Sünteesiskeem on näidatud joonisel 1. Sünteesiskeemi optimeerimiseks korrake sünteesi 200-kordse reagentide liiaga.
Sünteesi lõpus tsentrifuugiti lahust kiirusel 3000 min-1 5 minutit, et eemaldada sadenenud polüetüleeni derivaatide liig. Seejärel lisati 2 ml lahusele 2 ml 0,5 mg/ml ICG lahust dimetüülsulfoksiidis (DMSO). Segajat segati kiirusel 300 min-1 2 tundi. Saadud konjugaadi skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 2.
200 mg MNP-le lisasime 4 ml PLA-EDA-ICG konjugaati. Suspensiooni segati LS-220 loksutil (LOIP, Venemaa) 30 minutit sagedusega 300 min-1. Seejärel pesti seda kolm korda isopropanooliga ja eraldati magnetiliselt. IPA lisamiseks suspensioonile 5-10 minutiks pideva ultraheli toime all kasutati UZD-2 ultraheli disperserit (FSUE NII TVCH, Venemaa). Pärast kolmandat IPA pesu pesti sadet destilleeritud veega ja suspendeeriti uuesti füsioloogilises soolalahuses kontsentratsiooniga 2 mg/ml.
Saadud MNP-i suurusjaotuse uurimiseks vesilahuses kasutati ZetaSizer Ultra seadet (Malvern Instruments, Ühendkuningriik). MNP-i kuju ja suuruse uurimiseks kasutati transmissioon-elektronmikroskoopi (TEM) koos JEM-1400 STEM väljaemissioonkatoodiga (JEOL, Jaapan).
Selles uuringus kasutame silindrilisi püsimagneteid (N35 klass; nikli kaitsekattega) ja järgmisi standardsuurusi (pikitelje pikkus × silindri läbimõõt): 0,5 × 2 mm, 2 × 2 mm, 3 × 2 mm ja 5 × 2 mm.
Mudelsüsteemis toimuva MNP transpordi in vitro uuring viidi läbi hüdrodünaamilisel karkassil, mille töötas välja Venemaa Tervishoiuministeeriumi Almazovi-nimelise Riikliku Meditsiiniuuringute Keskuse Eksperimentaalmeditsiini Instituut. Ringleva vedeliku (destilleeritud vesi või Krebsi-Henseleiti lahus) maht on 225 ml. Püsimagnetitena kasutatakse aksiaalselt magnetiseeritud silindrilisi magneteid. Asetage magnet hoidikusse 1,5 mm kaugusele tsentraalse klaastoru siseseinast, ots toru suunas (vertikaalselt). Vedeliku voolukiirus suletud ahelas on 60 l/h (mis vastab lineaarkiirusele 0,225 m/s). Krebsi-Henseleiti lahust kasutatakse ringleva vedelikuna, kuna see on plasma analoog. Plasma dünaamilise viskoossuse koefitsient on 1,1–1,3 mPa∙s. 9 Magnetväljas adsorbeerunud MNP kogus määratakse spektrofotomeetriliselt ringleva vedeliku raua kontsentratsioonist pärast katset.
Lisaks on veresoonte suhtelise läbilaskvuse määramiseks läbi viidud eksperimentaalsed uuringud täiustatud vedelikumehaanika laual. Hüdrodünaamilise toe põhikomponendid on näidatud joonisel 3. Hüdrodünaamilise stendi põhikomponendid on suletud silmus, mis simuleerib mudeli veresoonte süsteemi ristlõiget, ja mahuti. Mudelvedeliku liikumist mööda veresoonte mooduli kontuuri tagab peristaltiline pump. Katse ajal tuleb säilitada aurustumist ja vajalikku temperatuurivahemikku ning jälgida süsteemi parameetreid (temperatuur, rõhk, vedeliku voolukiirus ja pH väärtus).
Joonis 3. Unearteri seina läbilaskvuse uurimiseks kasutatud seadme plokkskeem. 1 – mahuti, 2 – peristaltiline pump, 3 – mehhanism MNP-d sisaldava suspensiooni silmusesse sisestamiseks, 4 – voolumõõtur, 5 – rõhuandur silmuses, 6 – soojusvaheti, 7 – kamber mahutiga, 8 – magnetvälja allikas, 9 – süsivesinikega balloon.
Mahutit sisaldav kamber koosneb kolmest mahutist: välimisest suurest mahutist ja kahest väikesest mahutist, millest läbivad tsentraalse ringluse harud. Kanüül sisestatakse väikesesse mahutisse, mahuti nööritakse väikese mahuti külge ja kanüüli ots seotakse tihedalt õhukese traadiga kinni. Suure ja väikese mahuti vaheline ruum täidetakse destilleeritud veega ning temperatuur püsib tänu ühendusele soojusvahetiga konstantsena. Väikese mahuti ruum täidetakse Krebsi-Henseleiti lahusega, et säilitada veresoonte rakkude elujõulisust. Paak täidetakse samuti Krebsi-Henseleiti lahusega. Gaasi (süsiniku) toitesüsteemi kasutatakse väikeses mahutis oleva lahuse aurustamiseks säilituspaagis ja mahutit sisaldavas kambris (joonis 4).
Joonis 4. Kamber, kuhu anum paigutatakse. 1. Kanüül veresoonte langetamiseks, 2. Välimine kamber, 3. Väike kamber. Nool näitab modellivedeliku suunda.
Veresoone seina suhtelise läbilaskvuse indeksi määramiseks kasutati roti unearterit.
MNP suspensiooni (0,5 ml) süsteemi lisamisel on järgmised omadused: paagi ja ühendustoru kogumaht silmuses on 20 ml ja iga kambri sisemaht on 120 ml. Väline magnetvälja allikas on püsimagnet standardsuurusega 2 × 3 mm. See on paigaldatud ühe väikese kambri kohale, 1 cm kaugusele mahutist, üks ots mahuti seina poole. Temperatuuri hoitakse 37 °C juures. Rullpumba võimsus on seatud 50%-le, mis vastab kiirusele 17 cm/s. Kontrollina võeti proove püsimagnetiteta kambrist.
Üks tund pärast antud kontsentratsiooni MNP manustamist võeti kambrist vedel proov. Osakeste kontsentratsiooni mõõdeti spektrofotomeetriga, kasutades Unico 2802S UV-Vis spektrofotomeetrit (United Products & Instruments, USA). Võttes arvesse MNP suspensiooni neeldumisspektrit, viidi mõõtmine läbi lainepikkusel 450 nm.
Rus-LASA-FELASA suuniste kohaselt kasvatatakse kõiki loomi spetsiifilistes patogeenivabades rajatistes. See uuring vastab kõigile loomkatsete ja -uuringute asjakohastele eetikanormidele ning on saanud eetilise heakskiidu Almazovi riiklikult meditsiiniuuringute keskuselt (IACUC). Loomad jõid vett piiramatult ja neid söödeti regulaarselt.
Uuring viidi läbi 10 anesteesia all kannatava 12-nädalase isase immuunpuudulikkusega NSG hiirega (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, USA), kes kaalusid 22 g ± 10%. Kuna immuunpuudulikkusega hiirte immuunsus on pärsitud, võimaldavad selle liini immuunpuudulikkusega hiired inimese rakkude ja kudede siirdamist ilma siiriku äratõukereaktsioonita. Erinevatest puuridest pärit pesakonnakaaslased määrati katserühma juhuslikult ning neid kasvatati koos või puututi süstemaatiliselt kokku teiste rühmade allapanuga, et tagada võrdne kokkupuude ühise mikrobiootaga.
Ksenotransplantaadi mudeli loomiseks kasutatakse HeLa inimese vähirakkude liini. Rakke kultiveeriti glutamiini sisaldavas DMEM söötmes (PanEco, Venemaa), millele oli lisatud 10% veiseloote seerumit (Hyclone, USA), 100 CFU/ml penitsilliini ja 100 μg/ml streptomütsiini. Rakuliini andis lahkelt Venemaa Teaduste Akadeemia Rakuuuringute Instituudi geeniekspressiooni regulatsiooni labor. Enne süstimist eemaldati HeLa rakud kultuuriplastist 1:1 trüpsiini:Versene lahusega (Biolot, Venemaa). Pärast pesemist suspendeeriti rakud täissöötmes kontsentratsioonini 5 × 106 rakku 200 μl kohta ja lahjendati basaalmembraani maatriksiga (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1:1, jääl). Valmistatud rakususpensioon süstiti subkutaanselt hiire reie nahka. Kasvaja kasvu jälgimiseks iga 3 päeva tagant kasutati elektroonilist nihikut.
Kui kasvaja suurus saavutas 500 mm3, implanteeriti katselooma lihaskoesse kasvaja lähedale püsimagnet. Katserühmas (MNP-id-ICG + kasvaja-M) süstiti 0,1 ml MNP suspensiooni ja see allutati magnetväljale. Kontrollina (taust) kasutati töötlemata terveid loomi. Lisaks kasutati loomi, kellele süstiti 0,1 ml MNP-d, kuid kellele ei implanteeritud magneteid (MNP-id-ICG + kasvaja-BM).
In vivo ja in vitro proovide fluorestsentsi visualiseerimine viidi läbi IVIS Lumina LT seeria III biokujutisel (PerkinElmer Inc., USA). In vitro visualiseerimiseks lisati plaadi süvenditesse 1 ml sünteetilist PLA-EDA-ICG ja MNP-PLA-EDA-ICG konjugaati. Võttes arvesse ICG värvaine fluorestsentsi omadusi, valiti proovi valgustugevuse määramiseks parim filter: maksimaalne ergastuslainepikkus on 745 nm ja emissioonlainepikkus 815 nm. Konjugaati sisaldavate süvendite fluorestsentsi intensiivsuse kvantitatiivseks mõõtmiseks kasutati Living Image 4.5.5 tarkvara (PerkinElmer Inc.).
MNP-PLA-EDA-ICG konjugaadi fluorestsentsi intensiivsust ja akumuleerumist mõõdeti in vivo kasvajamudelhiirtel ilma magnetvälja olemasolu ja rakendamiseta uuritavas kohas. Hiired anesteseeriti isofluraaniga ja seejärel süstiti sabaveeni kaudu 0,1 ml MNP-PLA-EDA-ICG konjugaati. Fluorestsentsfooni saamiseks kasutati negatiivse kontrollina töötlemata hiiri. Pärast konjugaadi intravenoosset manustamist asetati loom IVIS Lumina LT seeria III fluorestsentskujutise (PerkinElmer Inc.) kambrisse kuumutusplaadile (37 °C), säilitades samal ajal inhalatsiooni 2% isofluraan-anesteesiaga. Signaali tuvastamiseks kasutati ICG sisseehitatud filtrit (745–815 nm) 1 ja 15 minutit pärast MNP sisestamist.
Konjugaadi akumuleerumise hindamiseks kasvajas kaeti looma kõhukelme piirkond paberiga, mis võimaldas kõrvaldada maksas osakeste akumuleerumisega seotud ereda fluorestsentsi. Pärast MNP-PLA-EDA-ICG biojaotuse uurimist eutaneeriti loomad humaanselt isofluraananesteesia üledoosiga, et seejärel eraldada kasvajapiirkonnad ja hinnata fluorestsentskiirgust kvantitatiivselt. Valitud huvipakkuva piirkonna signaalianalüüsi käsitsi töötlemiseks kasutati Living Image 4.5.5 tarkvara (PerkinElmer Inc.). Iga looma kohta tehti kolm mõõtmist (n = 9).
Selles uuringus ei kvantifitseerinud me ICG edukat laadimist MNP-dele-ICG-le. Lisaks ei võrrelnud me nanoosakeste peetumistõhusust erineva kujuga püsimagnetite mõjul. Samuti ei hinnanud me magnetvälja pikaajalist mõju nanoosakeste peetumisele kasvaja kudedes.
Domineerivad nanoosakesed, mille keskmine suurus on 195,4 nm. Lisaks sisaldas suspensioon aglomeraate keskmise suurusega 1176,0 nm (joonis 5A). Seejärel filtriti see osa läbi tsentrifugaalfiltri. Osakeste dzeetapotentsiaal on -15,69 mV (joonis 5B).
Joonis 5. Suspensiooni füüsikalised omadused: (A) osakeste suurusjaotus; (B) osakeste jaotus dzeetapotentsiaalil; (C) nanoosakeste TEM-foto.
Osakese suurus on põhimõtteliselt 200 nm (joonis 5C), mis koosneb ühest 20 nm suurusest MNP-st ja PLA-EDA-ICG konjugeeritud orgaanilisest kestast, millel on madalam elektrontihedus. Aglomeraatide moodustumist vesilahustes saab seletada üksikute nanoosakeste elektromotoorse jõu suhteliselt madala mooduliga.
Püsimagnetite puhul, kui magneetuvus on koondunud ruumalale V, jaguneb integraallause kaheks integraaliks, nimelt ruumalaks ja pinnaks:
Konstantse magnetiseeritusega proovi puhul on voolutihedus null. Siis on magnetilise induktsiooni vektori avaldis järgmine:
Numbriliste arvutuste tegemiseks kasutage MATLAB programmi (MathWorks, Inc., USA), ETU „LETI” akadeemilise litsentsi number 40502181.
Nagu on näidatud joonisel 7, joonisel 8, joonisel 9, joonisel 10, tekitab tugevaima magnetvälja silindri otsast aksiaalselt orienteeritud magnet. Efektiivne toimeraadius on samaväärne magneti geomeetriaga. Silindriliste magnetite puhul, mille silindri pikkus on suurem kui läbimõõt, täheldatakse tugevaimat magnetvälja aksiaal-radiaalsuunas (vastava komponendi puhul); seetõttu on MNP adsorptsioon kõige efektiivsem silindrite paaril, millel on suurem kuvasuhe (läbimõõt ja pikkus).
Joonis 7. Magnetilise induktsiooni intensiivsuse Bz komponent magneti Oz-telje suunas; magneti standardsuurus: must joon 0,5 × 2 mm, sinine joon 2 × 2 mm, roheline joon 3 × 2 mm, punane joon 5 × 2 mm.
Joonis 8. Magnetilise induktsiooni komponent Br on risti magneti teljega Oz; magneti standardsuurused: must joon 0,5 × 2 mm, sinine joon 2 × 2 mm, roheline joon 3 × 2 mm, punane joon 5 × 2 mm.
Joonis 9. Magnetilise induktsiooni intensiivsuse Bz komponent magneti otsteljest kaugusel r (z=0); magneti standardsuurus: must joon 0,5 × 2 mm, sinine joon 2 × 2 mm, roheline joon 3 × 2 mm, punane joon 5 × 2 mm.
Joonis 10. Magnetilise induktsiooni komponent radiaalsuunas; magneti standardsuurus: must joon 0,5 × 2 mm, sinine joon 2 × 2 mm, roheline joon 3 × 2 mm, punane joon 5 × 2 mm.
Spetsiaalsete hüdrodünaamiliste mudelite abil saab uurida MNP-de toimetamise meetodit kasvaja kudedesse, koondada nanoosakesi sihtpiirkonda ja määrata nanoosakeste käitumist vereringesüsteemi hüdrodünaamilistes tingimustes. Püsimagneteid saab kasutada väliste magnetväljadena. Kui ignoreerida nanoosakeste vahelist magnetostaatilist interaktsiooni ja mitte arvestada magnetilise vedeliku mudelit, piisab magneti ja üksiku nanoosakese vahelise interaktsiooni hindamisest dipool-dipool lähendusega.
Kus m on magneti magnetiline moment, r on nanoosakese asukoha punkti raadiusvektor ja k on süsteemitegur. Dipooli lähenduses on magneti väljal sarnane konfiguratsioon (joonis 11).
Homogeenses magnetväljas pöörlevad nanoosakesed ainult jõujoonte suunas. Mittehomogeenses magnetväljas mõjub neile jõud:
Kus on antud suuna l tuletis. Lisaks tõmbab jõud nanoosakesi välja kõige ebaühtlasematesse piirkondadesse, st jõujoonte kõverus ja tihedus suurenevad.
Seetõttu on soovitav kasutada piisavalt tugevat magnetit (või magnetketti), millel on osakeste asukoha piirkonnas ilmne aksiaalne anisotroopia.
Tabel 1 näitab ühe magneti võimet piisava magnetvälja allikana MNP-d püüda ja hoida rakendusvälja veresoontes.