Impact van clustering op de efficiëntie van biomedische toepassingen van magnetische nanodeeltjes

Groep: DyNaMat

Promotoren en begeleiders: Bartel Van WaeyenbergeJonathan Leliaert en Annelies Coene

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Magnetische nanodeeltjes worden gebruikt in tal van diagnostische en therapeutische biomedische toepassingen. In magnetic particle imaging worden de deeltjes bijvoorbeeld gebruikt bij de detectie van o.a. tumoren. Een tweede voorbeeld is magnetische hyperthermie waarbij de deeltjes worden opgewarmd door middel van een extern aangelegd magnetisch veld om op die manier het zieke weefsel in hun omgeving te vernietigen. Onderzoek heeft zich tot nu toe vooral geconcentreerd op het optimaliseren van de eigenschappen van de individuele deeltjes om bijvoorbeeld een fijne resolutie in beeldvorming of een grote hitteproductie te verkrijgen.

Desalniettemin is de efficiëntie van bovenvermelde toepassingen in praktijk meestal lager dan wat verwacht wordt op basis van het gedrag van de deeltjes in een labo-omgeving. De oorzaak hiervan is dat deeltjes in een biologische omgeving kunnen samenclusteren en kettingen of ringen vormen, waardoor ze sterk met elkaar interageren. Tot nu toe is het effect van deze clustering en bijhorende interacties op de efficiëntie van biomedische toepassingen sterk onderbelicht gebleven.

dynamat3

Doelstelling

Het doel van deze masterthesis is om door middel van numerieke simulaties de impact van clustering op de efficiëntie van biomedische toepassingen van magnetische nanodeeltjes te onderzoeken. Hiertoe wordt de fysische respons van de deeltjes op de externe stimuli die gebruikt worden in deze toepassingen onderzocht. In een eerste stap wordt dit gedaan voor individuele deeltjes, om daarna over te gaan naar verschillende geclusterde configuraties. Hiertoe wordt niet enkel de magnetisatie dynamica (zowel intern als tussen de deeltjes) in rekening gebracht maar ook de mechanische dynamica omwille van het feit dat de deeltjes bijv. vrij kunnen roteren in hun omgeving. Door de wisselwerkingen tussen deze verschillende effecten ontstaat een complex gedrag dat we proberen te begrijpen en aan te wenden om de efficiëntie van de toepassingen te verhogen.