外磁场作用下磁性载药颗粒的聚集性研究

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1、外磁场作用下磁性载药颗粒的聚集性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王周鹏指导教师：彭向和教授专业：工程力学学科门类：工学重庆大学航空航天学院二O一四年五月AggregationofDrug-LoadingParticlesinAppliedMagneticFieldAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWangZhoupengSupervisedbyProf.PengXiangh

2、eSpecialty:EngineeringMechanicsCollegeofAeronauticsandAstronauticsofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要传统的药物传递系统通常采取静脉注射的方式将药物运送到血管中，然后通过血液自身的流动将注射的药物带动到全身以及病变的区域，由于药物分散到全身，在病变区域的相对浓度较低，所能达到的治疗效果相对较低，可能导致治疗周期性延长，治愈效果减弱。如欲获得更理想的治疗效果，就必须加大药物剂量，这样就能在目标区域得到治疗的理想浓度，但

3、是药物对正常细胞会产生负面效果，对人体带来一定程度的损伤。为了克服传统医学上的这些问题，人们提出了许多药物靶向递送的方法，但是这些方法都还处于理论和模拟阶段，应用到临床中尚需时日。其中的一种方法，即将治疗药物包裹到磁性纳米颗粒上，然后通过外部条件的控制有效地实现颗粒在体内有目的的传送、聚集和对已经病变的区域实现靶向性的治疗。实用上，可将治疗药物裹覆在集群磁性颗粒的表面，通过外部放置磁场的定向引导,最终将药物递送到体内发生病变的区域目的性的释放。如此不仅降低了传统递送的缺点以及毒副作用,而且更直接地增加了局部区域的药物浓度,有利于提高治疗，降低药物对正常细胞的副作用。

4、这些药物靶向输运的优越性无疑对包括癌症在内的疾病的治疗具有巨大的应用前景和市场需求。本文介绍了在血液的粘性和外磁场作用下载药物微粒在血管中的流动、聚集等力学特性，建立了一个数学模型。进而忽略颗粒的重力、浮力等影响以及颗粒之间的相互作用，重点分析了粘性阻力和磁场力对颗粒流动的作用，提出了载体颗粒的流动模型。模型从理论上描述了磁性载体颗粒在血管中流动时磁矩对颗粒轨迹的影响以及微粒半径对颗粒捕捉效率以及与磁场强度的关系。借助Matlab数值分析了磁性载体微粒的运动过程;用计算流体力学方法和Fluent软件模拟了磁矩、颗粒半径等对磁颗粒捕获的作用;仿真结果与数值结果基本一致

5、,得到了三维空间中不同条件的捕获效率。由于外部磁场条件的导向，取得了治疗药物目的性聚集的效果。数学模型模拟结果和仿真结果有相似的颗粒聚集特征。因此，本文中提出的数学模型在一定条件下描述了载药颗粒的流动、聚集与外部磁场强度的关系。利用所提出的流体动模型分析了磁性载体的流动与颗粒半径和磁矩的关系，可为磁性药物靶向递送的应用提供参考。关键词：药物靶向递送，磁性载药微粒，运动与聚集模型，CFD模拟I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInthetraditionaldrugdeliverysystems,thedrugisinjectedintothebloodst

6、reamwithintravenousinjection,andthentheinjecteddrugistransportedtowholebodyincludingthediseaseregionbybloodflow.Itcanbeimaginedthattheefficiencyofthedruginsuchtreatmentisquitelow,itmaytakesmoretimebuthaslesscureeffect.Thus,itrequireslargerdoseofthedrugtoensurethenecessaryamountofthedru

7、ginthetargetarea,whichmayresultinserioussideeffectstothehumanbody.Inordertoovercometheshortcomingoftraditionalmedicine,anumberoftargeteddrugdeliveryapproacheshavebeenproposed,butmostofthesemethodshavebeenverifiedbothintheoryandsimulation,thereisstillalongwaytopracticalapplications.Co