非牛顿血液流动中的磁性纳米药物递送

为了确定最大化药物向体内特定部位递送的策略，我们建立了一个在外加磁场作用下药物纳米载体（纳米颗粒）在血液中输运的数学模型。在血管长度（相较半径）较长的假设下，Navier-Stokes 方程依据润滑理论被简化为一个更简单的模型。在这些假设下，将牛顿流体、幂律流体、Carreau 流体和 Ellis 流体的解析结果进行比较，这清楚地表明了在模拟血液流动时剪切稀化效应的重要性。将纳米颗粒和磁场纳入模型后，我们发展了一种数值格式，并研究了不同场强下的颗粒运动。我们证明了非牛顿行为的重要性：对于本工作中研究的、与微血管中一致的流动状态，我们发现非牛顿流体中吸收一定量颗粒所需的场强必须大于牛顿流体中所需的场强。具体而言，在所考察的一个案例中，为使相同数量的颗粒透过血管壁被吸收，在 Ellis 流体中必须施加比牛顿流体大两倍的磁力。因此，基于牛顿流体的模型会严重高估磁场效应。最后，我们评估了血管壁处的颗粒浓度，并计算了不同渗透率下透过壁的颗粒通量演化，因为这在评估药物递送应用疗效时十分重要。我们工作的见解使我们向成功将磁性纳米颗粒药物递送转化至临床更近了一步。