Javascript מושבת כעת בדפדפן שלך.כאשר javascript מושבת, חלק מהפונקציות של אתר זה לא יפעלו.
רשום את הפרטים הספציפיים שלך ותרופות ספציפיות לעניין, ואנו נתאים את המידע שאתה מספק למאמרים במאגר המידע הנרחב שלנו ונשלח לך עותק PDF בדוא"ל בזמן.
לשלוט בתנועה של ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל מגנטיים לאספקה ​​ממוקדת של ציטוסטטים
מחבר Toropova Y, Korolev D, Istomina M, Shulmeyster G, Petukhov A, Mishanin V, Gorshkov A, Podyacheva E, Gareev K, Bagrov A, Demidov O
יאנה טורופובה, 1 דמיטרי קורולב, 1 מריה איסטומינה, 1,2 גלינה שולמייסטר, 1 אלכסיי פטוחוב, 1,3 ולדימיר משינין, 1 אנדריי גורשקוב, 4 יקטרינה פודיאצ'בה, 1 קאמיל גארייב, 2 אלכסיי בגרוב, 5 אולג דמידוב 6,71 אלמזוב לאומית רפואית מרכז המחקר של משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, סנט פטרסבורג, 197341, הפדרציה הרוסית;2 St. Petersburg Electrotechnical University "LETI", סנט פטרסבורג, 197376, הפדרציה הרוסית;3 המרכז לרפואה מותאמת אישית, מרכז המחקר הרפואי הממלכתי של אלמזוב, משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, סנט פטרסבורג, 197341, הפדרציה של רוסיה;4FSBI "מכון לחקר שפעת על שם AA Smorodintsev" משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, סנט פטרסבורג, הפדרציה הרוסית;5 מכון סצ'נוב לפיזיולוגיה וביוכימיה אבולוציונית, האקדמיה הרוסית למדעים, סנט פטרסבורג, הפדרציה הרוסית;6 RAS Institute of Cytology, סנט פטרסבורג, 194064, הפדרציה הרוסית;7INSERM U1231, הפקולטה לרפואה ורוקחות, אוניברסיטת Bourgogne-Franche Comté של דיז'ון, צרפת תקשורת: Yana ToropovaAlmazov National Research Medical Center, משרד הבריאות של הפדרציה הרוסית, סנט פטרסבורג, 197341, הפדרציה הרוסית טלפון +7 981 9526970694948069 [email protected] רקע: גישה מבטיחה לבעיית הרעילות הציטוסטטית היא השימוש בננו-חלקיקים מגנטיים (MNP) לאספקת תרופות ממוקדת.מטרה: להשתמש בחישובים כדי לקבוע את המאפיינים הטובים ביותר של השדה המגנטי השולט ב-MNPs in vivo, ולהעריך את היעילות של אספקת מגנטרון של MNPs לגידולי עכברים in vitro ו-in vivo.(MNPs-ICG) משמש.מחקרים על עוצמת הארה in vivo בוצעו בעכברי גידול, עם ובלי שדה מגנטי באתר המעניין.מחקרים אלו בוצעו על פיגום הידרודינמי שפותח על ידי המכון לרפואה ניסויית של מרכז המחקר הרפואי הממלכתי אלמזוב של משרד הבריאות הרוסי.תוצאה: השימוש במגנטים ניאודימיום קידם הצטברות סלקטיבית של MNP.דקה לאחר מתן MNPs-ICG לעכברים נושאי גידול, MNPs-ICG מצטבר בעיקר בכבד.בהיעדר ונוכחות של שדה מגנטי, הדבר מעיד על המסלול המטבולי שלו.למרות שנצפתה עלייה בקרינה בגידול בנוכחות שדה מגנטי, עוצמת הקרינה בכבד של החיה לא השתנתה עם הזמן.מסקנה: סוג זה של MNP, בשילוב עם חוזק השדה המגנטי המחושב, יכול להיות הבסיס לפיתוח של אספקה ​​מבוקרת מגנטית של תרופות ציטוסטטיות לרקמות הגידול.מילות מפתח: ניתוח פלואורסצנטי, אינדוסיאנין, ננו-חלקיקים של תחמוצת ברזל, אספקת מגנטרון של ציטוסטטים, מיקוד לגידול
מחלות גידול הן אחת מגורמי המוות העיקריים בעולם.יחד עם זאת, הדינמיקה של הגברת התחלואה והתמותה של מחלות גידול עדיין קיימת.1 הכימותרפיה המשמשת כיום היא עדיין אחד הטיפולים העיקריים לגידולים שונים.יחד עם זאת, פיתוח שיטות להפחתת הרעילות המערכתית של ציטוסטטים עדיין רלוונטי.שיטה מבטיחה לפתור את בעיית הרעילות שלה היא שימוש בנשאים בקנה מידה ננו כדי למקד שיטות אספקת תרופות, שיכולות לספק הצטברות מקומית של תרופות ברקמות הגידול מבלי להגביר את הצטברותן באיברים וברקמות בריאות.ריכוז.2 שיטה זו מאפשרת לשפר את היעילות והכוונה של תרופות כימותרפיות על רקמות הגידול, תוך הפחתת הרעילות המערכתית שלהן.
בין הננו-חלקיקים השונים הנחשבים לאספקה ​​ממוקדת של חומרים ציטוסטטיים, ננו-חלקיקים מגנטיים (MNPs) מעניינים במיוחד בגלל התכונות הכימיות, הביולוגיות והמגנטיות הייחודיות שלהם, המבטיחות את הרבגוניות שלהם.לכן, ננו-חלקיקים מגנטיים יכולים לשמש כמערכת חימום לטיפול בגידולים עם היפרתרמיה (היפרתרמיה מגנטית).הם יכולים לשמש גם כסוכני אבחון (אבחון תהודה מגנטית).3-5 באמצעות מאפיינים אלו, בשילוב עם אפשרות הצטברות MNP באזור ספציפי, באמצעות שדה מגנטי חיצוני, אספקת תכשירים פרמצבטיים ממוקדים פותחת יצירת מערכת מגנטרונים רב תכליתית למיקוד ציטוסטטים לאתר הגידול. לקוחות פוטנציאליים.מערכת כזו תכלול MNP ושדות מגנטיים כדי לשלוט בתנועתם בגוף.במקרה זה, הן שדות מגנטיים חיצוניים והן שתלים מגנטיים הממוקמים באזור הגוף המכיל את הגידול יכולים לשמש כמקור השדה המגנטי.6 לשיטה הראשונה יש חסרונות חמורים, לרבות הצורך להשתמש בציוד מיוחד למיקוד מגנטי של תרופות והצורך להכשיר צוות לביצוע ניתוח.בנוסף, שיטה זו מוגבלת בעלות גבוהה ומתאימה רק לגידולים "שטחיים" קרובים לפני השטח של הגוף.השיטה האלטרנטיבית לשימוש בשתלים מגנטיים מרחיבה את היקף היישום של טכנולוגיה זו, ומקלה על השימוש בה על גידולים הנמצאים בחלקים שונים של הגוף.גם מגנטים בודדים וגם מגנטים המשולבים בסטנט התוך-לומינלי יכולים לשמש כשתלים לנזקי גידול באיברים חלולים כדי להבטיח את החסינות שלהם.עם זאת, על פי מחקר שלא פורסם שלנו, אלה אינם מגנטיים מספיק כדי להבטיח את השמירה של MNP מזרם הדם.
היעילות של אספקת תרופות מגנטרון תלויה בגורמים רבים: מאפייני הנשא המגנטי עצמו, ומאפייני מקור השדה המגנטי (כולל הפרמטרים הגיאומטריים של מגנטים קבועים וחוזק השדה המגנטי שהם יוצרים).פיתוח טכנולוגיית העברת מעכבי תאים מונחה מגנטית מוצלחת צריכה לכלול פיתוח של נשאי תרופות ננו-מגנטיים מתאימים, הערכת בטיחותם ופיתוח פרוטוקול הדמיה המאפשר מעקב אחר תנועותיהם בגוף.
במחקר זה, חישבנו מתמטית את מאפייני השדה המגנטי האופטימלי כדי לשלוט בנשא התרופות בקנה מידה ננו מגנטי בגוף.האפשרות לשמר MNP דרך דופן כלי הדם בהשפעת שדה מגנטי מופעל עם מאפיינים חישוביים אלה נחקרה גם בכלי דם מבודדים של חולדה.בנוסף, סיננתזנו צימודים של MNPs וסוכני פלורסנט ופיתחנו פרוטוקול להדמיה שלהם in vivo.בתנאים in vivo, בעכברי מודל גידול, נחקרה יעילות ההצטברות של MNPs ברקמות הגידול כאשר הם ניתנים באופן מערכתי בהשפעת שדה מגנטי.
במחקר במבחנה השתמשנו ב-MNP הייחוס, ובמחקר in vivo השתמשנו ב-MNP המצופה בפוליאסטר חומצת חלב (חומצה פולילקטית, PLA) המכיל חומר ניאון (אינדולציאנין; ICG).MNP-ICG כלול ב- במקרה, שימוש (MNP-PLA-EDA-ICG).
הסינתזה והתכונות הפיזיקליות והכימיות של MNP תוארו בפירוט במקום אחר.7,8
על מנת לסנתז MNPs-ICG, הופקו לראשונה מצומדי PLA-ICG.נעשה שימוש בתערובת גזעמית אבקת של PLA-D ו- PLA-L עם משקל מולקולרי של 60 kDa.
מכיוון ש-PLA ו-ICG הן חומצות, על מנת לסנתז צימודים של PLA-ICG, תחילה צריך לסנתז ספייסר עם סיומת אמינו על PLA, מה שעוזר ל-ICG chemisorb לספייסר.המרווח סונתז באמצעות אתילן דיאמין (EDA), שיטת קרבודיאימיד וקרבודיאימיד מסיס במים, 1-אתיל-3-(3-דימתיל-אמינופרופיל) קרבודיאימיד (EDAC).מרווח ה-PLA-EDA מסונתז באופן הבא.הוסף עודף טוחני של פי 20 של EDA ועודף טוחני של פי 20 של EDAC ל-2 מ"ל של תמיסת כלורופורם PLA של 0.1 גרם/מ"ל.הסינתזה בוצעה במבחנה של 15 מ"ל פוליפרופילן על שייקר במהירות של 300 דקות-1 למשך שעתיים.ערכת הסינתזה מוצגת באיור 1. חזור על הסינתזה עם עודף פי 200 של ריאגנטים כדי לייעל את ערכת הסינתזה.
בסיום הסינתזה, התמיסה עברה צנטריפוגה במהירות של 3000 דקות-1 למשך 5 דקות כדי להסיר עודפי נגזרות פוליאתילן משקעים.לאחר מכן, נוספו 2 מ"ל של תמיסת 0.5 מ"ג/מ"ל ICG בדימתיל סולפוקסיד (DMSO) לתמיסת 2 מ"ל.המערבל מקובע במהירות ערבוב של 300 דקות-1 למשך שעתיים.התרשים הסכמטי של המצומד שהושג מוצג באיור 2.
ב-200 מ"ג MNP, הוספנו 4 מ"ל מצומד PLA-EDA-ICG.השתמש בשייקר LS-220 (LOIP, רוסיה) כדי לערבב את התרחיף במשך 30 דקות בתדירות של 300 דקות-1.לאחר מכן, הוא נשטף עם איזופרופנול שלוש פעמים ונתון להפרדה מגנטית.השתמש ב-UZD-2 Ultrasonic Disperser (FSUE NII TVCH, רוסיה) כדי להוסיף IPA לתרחיף למשך 5-10 דקות בפעולה קולית מתמשכת.לאחר שטיפת ה-IPA השלישית, המשקע נשטף במים מזוקקים והוחלף מחדש בתמיסת מלח פיזיולוגית בריכוז של 2 מ"ג/מ"ל.
ציוד ZetaSizer Ultra (Malvern Instruments, בריטניה) שימש כדי לחקור את התפלגות הגודל של ה-MNP שהתקבל בתמיסה המימית.נעשה שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת (TEM) עם קתודה פליטת שדה JEM-1400 STEM (JEOL, יפן) כדי לחקור את הצורה והגודל של ה-MNP.
במחקר זה, אנו משתמשים במגנטים קבועים גליליים (דרגת N35; עם ציפוי מגן ניקל) ובגדלים הסטנדרטיים הבאים (אורך ציר ארוך × קוטר גליל): 0.5×2 מ"מ, 2×2 מ"מ, 3×2 מ"מ ו-5×2 מ"מ.
המחקר החוץ-גופני של הובלת MNP במערכת המודל בוצע על פיגום הידרודינמי שפותח על ידי המכון לרפואה ניסיונית של מרכז המחקר הרפואי הממלכתי של אלמזוב של משרד הבריאות הרוסי.נפח הנוזל במחזור (מים מזוקקים או תמיסת קרבס-הנסלייט) הוא 225 מ"ל.מגנטים גליליים ממוגנטים צירית משמשים כמגנטים קבועים.הנח את המגנט על מחזיק במרחק של 1.5 מ"מ מהדופן הפנימית של צינור הזכוכית המרכזי, כשקצהו פונה לכיוון הצינור (אנכי).קצב זרימת הנוזל בלולאה הסגורה הוא 60 ליטר לשעה (המקביל למהירות ליניארית של 0.225 מטר לשנייה).תמיסת Krebs-Henseleit משמשת כנוזל במחזור מכיוון שהוא אנלוגי של פלזמה.מקדם הצמיגות הדינמי של פלזמה הוא 1.1-1.3 mPa∙s.9 כמות ה-MNP שנספג בשדה המגנטי נקבעת באמצעות ספקטרופוטומטריה מריכוז הברזל בנוזל המסתובב לאחר הניסוי.
בנוסף, בוצעו מחקרים ניסיוניים על טבלת מכניקת נוזלים משופרת כדי לקבוע את החדירות היחסית של כלי הדם.המרכיבים העיקריים של התמיכה ההידרודינמית מוצגים באיור 3. המרכיבים העיקריים של הסטנט ההידרודינמי הם לולאה סגורה המדמה את החתך של מערכת כלי הדם המודל ומיכל אגירה.התנועה של נוזל הדגם לאורך קו המתאר של מודול כלי הדם מסופקת על ידי משאבה פריסטלטית.במהלך הניסוי, שמרו על האידוי וטווח הטמפרטורות הנדרש, ועקבו אחר פרמטרי המערכת (טמפרטורה, לחץ, קצב זרימת נוזל וערך pH).
איור 3 תרשים בלוקים של ההתקנה המשמשת לחקר החדירות של דופן עורק הצוואר.מיכל אחסון 1, משאבה 2 פריסטלטית, 3 מנגנון להחדרת מתלה המכיל MNP לתוך הלולאה, מד זרימה 4, חיישן 5 לחץ בלולאה, 6 מחליף חום, 7 תאים עם מיכל, 8-המקור של השדה המגנטי, 9-הבלון עם פחמימנים.
החדר המכיל את המיכל מורכב משלושה מיכלים: מיכל חיצוני גדול ושני מיכלים קטנים, דרכם עוברות זרועות המעגל המרכזי.הצינורית מוחדרת לתוך המיכל הקטן, המיכל מחורך על המיכל הקטן, וקצה הצינורית קשור בחוט דק.החלל בין המיכל הגדול למיכל הקטן ממלא במים מזוקקים, והטמפרטורה נשארת קבועה עקב החיבור למחליף החום.החלל במיכל הקטן מלא בתמיסת קרבס-הנסלייט לשמירה על כדאיות תאי כלי הדם.המיכל גם מלא בתמיסת קרבס-הנסלייט.מערכת אספקת הגז (פחמן) משמשת לאידוי התמיסה במיכל הקטן במיכל האחסון ובתא המכיל את המיכל (איור 4).
איור 4 החדר שבו ממוקם המיכל.1-קנולה להורדת כלי דם, 2- תא חיצוני, 3- תא קטן.החץ מציין את כיוון נוזל הדגם.
כדי לקבוע את מדד החדירות היחסי של דופן כלי הדם, נעשה שימוש בעורק הצוואר של החולדה.
להחדרת תרחיף MNP (0.5 מ"ל) למערכת יש את המאפיינים הבאים: הנפח הפנימי הכולל של המיכל והצינור המחבר בלולאה הוא 20 מ"ל, והנפח הפנימי של כל תא הוא 120 מ"ל.מקור השדה המגנטי החיצוני הוא מגנט קבוע בגודל סטנדרטי של 2×3 מ"מ.הוא מותקן מעל אחד החדרים הקטנים, במרחק 1 ס"מ מהמיכל, כשקצהו פונה לקיר המיכל.הטמפרטורה נשמרת על 37 מעלות צלזיוס.הספק של משאבת הגליל מוגדר ל-50%, המתאים למהירות של 17 ס"מ/שנייה.כביקורת נלקחו דגימות בתא ללא מגנטים קבועים.
שעה לאחר מתן ריכוז נתון של MNP, נלקחה דגימה נוזלית מהתא.ריכוז החלקיקים נמדד על ידי ספקטרופוטומטר באמצעות ספקטרופוטומטר Unico 2802S UV-Vis (United Products & Instruments, ארה"ב).בהתחשב בספקטרום הספיגה של השעיה MNP, המדידה בוצעה ב-450 ננומטר.
על פי הנחיות Rus-LASA-FELASA, כל בעלי החיים גדלים וגדלים במתקנים ספציפיים ללא פתוגנים.מחקר זה תואם את כל התקנות האתיות הרלוונטיות לניסויים ומחקר בבעלי חיים, וקיבל אישור אתי מהמרכז הלאומי למחקר רפואי אלמזוב (IACUC).החיות שתו מים באופן חופשי והאכילו באופן קבוע.
המחקר נערך על 10 עכברי NSG זכרים בני 12 שבועות מורדמים (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, ארה"ב) 10, במשקל 22 גרם ± 10%.מאחר שהחסינות של עכברי כשל חיסוני מדוכאת, עכברי הכשל החיסוני של קו זה מאפשרים השתלה של תאים ורקמות אנושיות ללא דחיית השתל.חברי המלטה מכלובים שונים הוקצו באקראי לקבוצת הניסוי, והם גודלו במשותף או נחשפו באופן שיטתי למצעים של קבוצות אחרות כדי להבטיח חשיפה שווה למיקרוביוטה הנפוצה.
קו תאי הסרטן האנושי HeLa משמש להקמת מודל קסנוגרפט.התאים תורבו ב-DMEM המכיל גלוטמין (PanEco, רוסיה), בתוספת של 10% סרום בקר עוברי (Hyclone, ארה"ב), 100 CFU/mL פניצילין ו-100 מיקרוגרם/מ"ל סטרפטומיצין.קו התאים סופק בחביבות על ידי המעבדה לתקנת ביטוי גנים של המכון לחקר תאים של האקדמיה הרוסית למדעים.לפני ההזרקה, תאי HeLa הוסרו מפלסטיק התרבות עם תמיסת טריפסין:Versene 1:1 (Biolot, רוסיה).לאחר השטיפה, התאים הושעו במדיום שלם לריכוז של 5×106 תאים לכל 200 מיקרוגל, ודוללו עם מטריצת קרום בסיס (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1:1, על קרח).תרחיף התאים המוכן הוזרק תת עורית לעור ירך העכבר.השתמש בקליפרים אלקטרוניים כדי לעקוב אחר צמיחת הגידול כל 3 ימים.
כשהגידול הגיע ל-500 מ"מ, הושתל מגנט קבוע ברקמת השריר של חיית הניסוי ליד הגידול.בקבוצת הניסוי (MNPs-ICG + tumour-M), הוזרק 0.1 מ"ל של תרחיף MNP ונחשף לשדה מגנטי.חיות שלמות שלא טופלו שימשו כבקרות (רקע).בנוסף, נעשה שימוש בחיות שהוזרקו עם 0.1 מ"ל של MNP אך לא הושתלו במגנטים (MNPs-ICG + tumor-BM).
הדמיית הקרינה של דגימות in vivo ו-in vitro בוצעה ב-IVIS Lumina LT series III bioimager (PerkinElmer Inc., ארה"ב).להדמיה במבחנה, נפח של 1 מ"ל של PLA-EDA-ICG סינתטי ו-MNP-PLA-EDA-ICG מצומד לבארות הצלחת.בהתחשב במאפייני הקרינה של צבע ה-ICG, המסנן הטוב ביותר המשמש לקביעת עוצמת האור של המדגם נבחר: אורך גל העירור המרבי הוא 745 ננומטר, ואורך הגל הפליטה הוא 815 ננומטר.תוכנת Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) שימשה למדידה כמותית של עוצמת הקרינה של הבארות המכילות את המצומד.
עוצמת הקרינה והצטברות של הצמוד MNP-PLA-EDA-ICG נמדדו בעכברים מסוג גידול in vivo, ללא נוכחות ויישום של שדה מגנטי באתר המעניין.העכברים הורדמו עם איזופלורן, ולאחר מכן הוזרק 0.1 מ"ל של מצומד MNP-PLA-EDA-ICG דרך וריד הזנב.עכברים לא מטופלים שימשו כביקורת שלילית להשגת רקע ניאון.לאחר מתן המצומד לווריד, הנח את החיה על במת חימום (37 מעלות צלזיוס) בתא של מדמי הקרינה של IVIS Lumina LT סדרה III (PerkinElmer Inc.) תוך שמירה על שאיפה עם הרדמה של 2% איזופלורן.השתמש במסנן המובנה של ICG (745–815 ננומטר) לזיהוי אותות דקה ו-15 דקות לאחר הכנסת MNP.
כדי להעריך את הצטברות המצומדים בגידול, אזור הצפק של החיה כוסה בנייר, מה שאיפשר לחסל את הקרינה הבהירה הקשורה להצטברות חלקיקים בכבד.לאחר לימוד ההפצה הביולוגית של MNP-PLA-EDA-ICG, החיות הומתמו באופן אנושי על ידי מנת יתר של הרדמה איזופלורנית להפרדה לאחר מכן של אזורי גידול והערכה כמותית של קרינת הקרינה.השתמש בתוכנת Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) כדי לעבד באופן ידני את ניתוח האותות מאזור העניין שנבחר.שלוש מדידות נלקחו עבור כל חיה (n = 9).
במחקר זה, לא כימתנו את הטעינה המוצלחת של ICG על MNPs-ICG.בנוסף, לא השווינו את יעילות השמירה של ננו-חלקיקים בהשפעת מגנטים קבועים בצורות שונות.בנוסף, לא הערכנו את ההשפעה ארוכת הטווח של השדה המגנטי על החזקה של ננו-חלקיקים ברקמות הגידול.
ננו-חלקיקים שולטים, עם גודל ממוצע של 195.4 ננומטר.בנוסף, התרחיף הכיל אגרטים בגודל ממוצע של 1176.0 ננומטר (איור 5A).לאחר מכן, המנה סונן דרך מסנן צנטריפוגלי.פוטנציאל הזטה של ​​החלקיקים הוא -15.69 mV (איור 5B).
איור 5 המאפיינים הפיזיקליים של ההשעיה: (א) התפלגות גודל החלקיקים;(ב) חלוקת חלקיקים בפוטנציאל זיטה;(ג) תצלום TEM של ננו-חלקיקים.
גודל החלקיקים הוא בעצם 200 ננומטר (איור 5C), מורכב מ-MNP בודד בגודל של 20 ננומטר, ומקליפה אורגנית מצומדת PLA-EDA-ICG עם צפיפות אלקטרונים נמוכה יותר.ניתן להסביר את היווצרותם של אגלומרטים בתמיסות מימיות על ידי המודולוס הנמוך יחסית של הכוח האלקטרו-מוטורי של ננו-חלקיקים בודדים.
עבור מגנטים קבועים, כאשר המגנטיזציה מתרכזת בנפח V, הביטוי האינטגרלי מתחלק לשני אינטגרלים, כלומר הנפח והמשטח:
במקרה של דגימה עם מגנטיזציה קבועה, צפיפות הזרם היא אפס.לאחר מכן, הביטוי של וקטור האינדוקציה המגנטי יקבל את הצורה הבאה:
השתמש בתוכנית MATLAB (MathWorks, Inc., ארה"ב) לחישוב מספרי, מספר הרישיון האקדמי של ETU "LETI" 40502181.
כפי שמוצג באיור 7 איור 8 איור 9 איור-10, השדה המגנטי החזק ביותר נוצר על ידי מגנט המכוון בציר מקצה הגליל.רדיוס הפעולה האפקטיבי שווה ערך לגיאומטריה של המגנט.במגנטים גליליים עם גליל שאורכו גדול מקוטרו, נצפה השדה המגנטי החזק ביותר בכיוון הצירי-רדיאלי (עבור הרכיב המתאים);לכן, זוג צילינדרים עם יחס רוחב-גובה גדול יותר (קוטר ואורך) ספיחת MNP היא היעילה ביותר.
איור 7 המרכיב של עוצמת האינדוקציה המגנטית Bz לאורך ציר עוץ של המגנט;הגודל הסטנדרטי של המגנט: קו שחור 0.5×2 מ"מ, קו כחול 2×2 מ"מ, קו ירוק 3×2 מ"מ, קו אדום 5×2 מ"מ.
איור 8 רכיב האינדוקציה המגנטי Br מאונך לציר המגנט Oz;הגודל הסטנדרטי של המגנט: קו שחור 0.5×2 מ"מ, קו כחול 2×2 מ"מ, קו ירוק 3×2 מ"מ, קו אדום 5×2 מ"מ.
איור 9 רכיב עוצמת האינדוקציה המגנטית Bz במרחק r מציר הקצה של המגנט (z=0);הגודל הסטנדרטי של המגנט: קו שחור 0.5×2 מ"מ, קו כחול 2×2 מ"מ, קו ירוק 3×2 מ"מ, קו אדום 5×2 מ"מ.
איור 10 רכיב אינדוקציה מגנטית לאורך הכיוון הרדיאלי;גודל מגנט סטנדרטי: קו שחור 0.5×2 מ"מ, קו כחול 2×2 מ"מ, קו ירוק 3×2 מ"מ, קו אדום 5×2 מ"מ.
ניתן להשתמש במודלים הידרודינמיים מיוחדים כדי ללמוד את שיטת העברת MNP לרקמות הגידול, לרכז חלקיקים באזור המטרה ולקבוע את התנהגותם של חלקיקים בתנאים הידרודינמיים במערכת הדם.מגנטים קבועים יכולים לשמש כשדות מגנטיים חיצוניים.אם נתעלם מהאינטראקציה המגנטוסטטית בין הננו-חלקיקים ולא נתחשב במודל הנוזל המגנטי, די להעריך את האינטראקציה בין המגנט לננו-חלקיק בודד בקירוב דיפול-דיפול.
כאשר m הוא המומנט המגנטי של המגנט, r הוא וקטור הרדיוס של הנקודה שבה נמצא הננו-חלקיק, ו-k הוא גורם המערכת.בקירוב הדיפול, לשדה של המגנט יש תצורה דומה (איור 11).
בשדה מגנטי אחיד, הננו-חלקיקים מסתובבים רק לאורך קווי הכוח.בשדה מגנטי לא אחיד, כוח פועל עליו:
איפה הנגזרת של כיוון נתון l.בנוסף, הכוח מושך את הננו-חלקיקים לאזורים הכי לא אחידים בשדה, כלומר, העקמומיות והצפיפות של קווי הכוח גדלים.
לכן, רצוי להשתמש במגנט חזק מספיק (או שרשרת מגנט) עם אניזוטרופיה צירית ברורה באזור שבו נמצאים החלקיקים.
טבלה 1 מציגה את היכולת של מגנט בודד כמקור שדה מגנטי מספיק כדי ללכוד ולשמור על MNP במצע כלי הדם של שדה היישום.