表征生物系统中磁导航仪器的综合方法

对细胞功能、组织结构乃至小型动物行为的非侵入性时空控制已成为先进疗法的重中之重。由于磁场不与生物物质发生相互作用，其应用不仅适用于体外实验，也适用于体内应用，甚至可用于深层组织。特别是，通过磁性仪器对顺磁实体进行远程操控，已成为各种生物学背景下极具前景的方法。尽管基本实验概念相似，但不同作者和研究中磁性仪器的性质与描述存在差异，导致缺乏可重复性和可比性。因此，本文探讨如何标准化表征磁性仪器的问题。我们重点关注磁性系统控制生物体内铁磁或超顺磁粒子等顺磁物体运动的能力。这种运动是通过将磁性粒子暴露于局部变化的磁场中对其施加力来实现的。虽然众所周知，施加的力取决于磁场的空间变化（即梯度），但磁场的大小同样重要。然而，文献中往往忽略了这第二个因素。因此，我们对这两个因素进行了全面的分析和讨论。此外，我们提出了一种称为“有效梯度”的新描述符，它结合了这两种依赖关系。为了说明这一点，我们通过计算和比较不同的量，并将其与使用不同超顺磁纳米颗粒的两个实验相关联，来表征不同的磁系统。