Sur la photo, un anneau infini formé de nanoparticules magnétiques en réponse au champ magnétique. Le centre de l'anneau de l'infini représente le transport balistique où s'accumulent les nanoparticules, tandis que la teinte plus claire de l'anneau montre le transport diffusif où les nanoparticules sont libres et se diffusent. Ce processus très fondamental de la magnétophorèse est au cœur de diverses applications biomédicales et il protège également la Terre en déviant les particules chargées dans la magnétosphère. Les chercheurs de l'UIC ont développé un modèle prédictif pour comprendre et contrôler la magnétophorèse. Crédit :Ayankola Ayansiji et Meenesh Singh
Le mouvement des particules magnétiques lorsqu'elles traversent un champ magnétique est appelé magnétophorèse. Jusqu'à maintenant, on ne savait pas grand-chose sur les facteurs influençant ces particules et leur mouvement. Maintenant, des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago décrivent plusieurs processus fondamentaux associés au mouvement des particules magnétiques à travers les fluides lorsqu'elles sont attirées par un champ magnétique.
Leurs découvertes sont publiées dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences .
Mieux comprendre le mouvement des particules magnétiques lorsqu'elles traversent un champ magnétique a de nombreuses applications, y compris l'administration de médicaments, biocapteurs, imagerie moléculaire, et catalyse. Par exemple, des nanoparticules magnétiques chargées de médicaments peuvent être délivrées à des endroits discrets du corps après avoir été injectées dans la circulation sanguine ou le liquide céphalo-rachidien à l'aide d'aimants. Ce procédé est actuellement utilisé dans certaines formes de chimiothérapie pour le traitement du cancer.
"Nous devons en savoir plus sur la façon dont les particules magnétiques se déplacent afin de pouvoir mieux prédire à quelle vitesse elles se déplacent, combien atteindront leurs objectifs et quand et quels facteurs influencent leurs comportements lorsqu'ils se déplacent à travers divers fluides, " dit Meenesh Singh, Professeur assistant UIC de génie chimique au Collège d'ingénierie et auteur correspondant de l'article.
Meenesh et ses collègues ont découvert que quatre facteurs principaux influencent le mouvement des particules magnétiques :la différence entre les propriétés magnétiques des particules et la solution dans laquelle elles se déplacent, le gradient du champ magnétique, les interactions magnétiques entre les particules ou combien elles collent ensemble, et l'interaction des charges électriques sur les particules avec le champ magnétique.
« Nous pouvons nous appuyer sur ces nouvelles connaissances pour augmenter la spécificité avec laquelle les nanoparticules magnétiques atteignent les tissus cibles souhaités dans le système nerveux central, " a déclaré Andreas Linninger, Professeur UIC de bio-ingénierie au College of Engineering et premier auteur de l'article.
Sur la base de ces constatations, les chercheurs ont créé une formule mathématique avec tous ces facteurs inclus. En utilisant des données du monde réel, ils ont rempli leur modèle et ont pu prédire avec précision la vitesse et l'emplacement des particules dans des systèmes réels.
"En utilisant notre modèle, les médecins et les chercheurs seront mieux à même de concevoir des nanoparticules magnétiques pour délivrer des médicaments ou d'autres molécules et le faire avec beaucoup plus de précision, " Meenesh a déclaré. " Ce modèle peut également prédire le mouvement des particules magnétiques chargées dans diverses applications, y compris la déviation des particules chargées dans la magnétosphère terrestre."
