nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2024-2-99-103nuc-651Research ArticleСтатьиДВИЖЕНИЕ ТАНДЕМА МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕMOVEMENT OF TANDEM MAGNETIC NANOPARTICLES IN AN ALTERNATING MAGNETIC FIELDhttps://orcid.org/0000-0002-1957-2768БейсенН. А.BeissenN. A.

декан физико-технического факультета,

Алматы

Almaty

nurabd@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8330-7037СерикахметоваГ. Б.SerikakhmetovaG. B.

Алматы

Almaty

teogulim123@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3602-6934АбишевМ. Е.AbishevM. E.

Алматы

Almaty

abishevme@mail.ruКазахский Национальный университет им. Аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstan2024300620240299103Copyright © Бейсен Н.А., Серикахметова Г.Б., Абишев М.Е., 20242024Бейсен Н.А., Серикахметова Г.Б., Абишев М.Е.Beissen N.A., Serikakhmetova G.B., Abishev M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/651

В данной исследовательской статье рассматриваются тандемные магнитные наночастицы, состоящие из магнитных наночастиц, связанных с функциональной наночастицей углеродной нанотрубкой, и исследуются преобразующее влияние временных изменений магнитных полей на их поведение. Манипулируя магнитной индукцией, используя просеянный центр масс таких наночастиц и необходимый угол между ее осью и магнитным дипольным моментом, мы можем осуществлять точный контроль над движением таких наночастиц. Это открывает огромные перспективы для различных приложений, особенно в области медицины.

Нанотехнологии имеют широкий спектр применения в области медицины, особенно в наномедицине. Некоторые наночастицы перспективны для новых диагностических инструментов, методов визуализации, таргетной терапии, фармацевтических препаратов, биомедицинских имплантатов и тканевой инженерии. Нанотехнологии позволяют более безопасно применять высокотоксичные методы лечения, такие как химиотерапевтические препараты от рака. Кроме того, носимые устройства могут отслеживать жизненные показатели, обнаруживать раковые клетки и выявлять инфекции в режиме реального времени. Ожидается, что эти достижения предоставят врачам значительно лучший доступ к важной информации о причинах изменений в состоянии здоровья непосредственно из источника проблемы.

В исследовании рассматриваются сценарии, в которых магнитный момент и центр массы наночастицы не совпадают, образуя тандемную наночастицу. В статье исследуется влияние переменного внешнего магнитного поля на такие наночастицы, уделяя особое внимание конкретным моделям движения, которые можно использовать для управления положением и скоростью частиц.

Для проведения данного исследования была проанализирована актуальная литература по нанотехнологиям в медицинской сфере из высокорейтинговых журналов.

This research article considers the tandem magnetic nanoparticles, which consists magnetic nanoparticle, connected with functional nanoparticle by carbon nanotube, exploring the transformative impact of temporal changes in magnetic fields on their behavior. By manipulating magnetic induction, using sifted center of mass such nanoparticles and necessary angle between its axis and magnetic dipole moment, we can exercise precise control over the movement of such nanoparticles. This holds immense promise for various applications, particularly in the field of medicine.

Nanotechnology has a wide range of applications in the medical field, particularly as nanomedicine. Some nanoparticles are promising for new diagnostic tools, imaging techniques, targeted therapies, pharmaceuticals, biomedical implants, and tissue engineering. Nanotechnology allows for the safer administration of high-toxicity treatments, such as chemotherapy drugs for cancer. Additionally, wearable devices can monitor vital signs, detect cancer cells, and identify infections in real time. These advancements are expected to give doctors significantly better access to critical information about the causes of changes in health, directly from the source of the issue.

The study examines the scenarios where the magnetic moment and the center of mass of a nanoparticle are misaligned, creating a tandem nanoparticle. The paper investigates the effects of an alternating external magnetic field on such nanoparticles, focusing on specific motion patterns that can be utilized to control the position and velocity of the particles.

For this study, relevant literature on nanotechnology in the medical field was reviewed from sources like Scopus, Google Scholar, ResearchGate, and other research platforms.

тандем магнитных наночастицманипуляция магнитного полянаправленная доставка лекарствлечение гипертермиейдиагностическая визуализациябиомедицинские примененияtandem magnetic nanoparticlesmagnetic field manipulationtargeted drug deliveryhyperthermia treatmentsdiagnostic imagingbiomedical applicationsReferencesLockman P.R., Mumper R.J., Khan M.A., Allen D.D. Nanoparticle Technology for Drug Delivery Across the Blood-Brain Barrier // Drug Dev Ind Pharm. – 2002. – Vol. 28. – P. 1–13.Lockman P.R., Mumper R.J., Khan M.A., Allen D.D. Nanoparticle Technology for Drug Delivery Across the Blood-Brain Barrier // Drug Dev Ind Pharm. – 2002. – Vol. 28. – P. 1–13.Wilhelm, S., Tavares, A. J., Dai, Q., Ohta, S., Audet, J., Dvorak, H. F., & Chan, W. C. Analysis of nanoparticle delivery to tumours // Nature Reviews Materials. – 2016. – Vol. 1(5). – P. 16014.Wilhelm, S., Tavares, A. J., Dai, Q., Ohta, S., Audet, J., Dvorak, H. F., & Chan, W. C. Analysis of nanoparticle delivery to tumours // Nature Reviews Materials. – 2016. – Vol. 1(5). – P. 16014.Yang, H., Zhuang, Y., Sun, Y., & Dai, A. Magnetic nanoparticles for targeted imaging and therapy in cancer // Expert Review of Molecular Diagnostics. – 2013. – Vol. 13(3). P. 317–330.Yang, H., Zhuang, Y., Sun, Y., & Dai, A. Magnetic nanoparticles for targeted imaging and therapy in cancer // Expert Review of Molecular Diagnostics. – 2013. – Vol. 13(3). P. 317–330.Bulte, J. W., & Kraitchman, D. L. Iron oxide MR contrast agents for molecular and cellular imaging // NMR in Biomedicine. – 2004. – Vol. 17(7). – P. 484–499.Bulte, J. W., & Kraitchman, D. L. Iron oxide MR contrast agents for molecular and cellular imaging // NMR in Biomedicine. – 2004. – Vol. 17(7). – P. 484–499.Alexiou, C., Arnold, W., Klein, R. J., Parak, F. G., Hulin, P., Bergemann, C., ... & Schmid, R. J. Locoregional cancer treatment with magnetic drug targeting // Cancer Research. – 2000. – Vol. 60(23). – P. 6641–6648.Alexiou, C., Arnold, W., Klein, R. J., Parak, F. G., Hulin, P., Bergemann, C., ... & Schmid, R. J. Locoregional cancer treatment with magnetic drug targeting // Cancer Research. – 2000. – Vol. 60(23). – P. 6641–6648.Duguet E., Vasseur S., Mornet S., Devoisselle J.M. Magnetic nanoparticles and their applications in medicine // Nanomedicine. – 2006. – Vol. 1. – P. 157–168.Duguet E., Vasseur S., Mornet S., Devoisselle J.M. Magnetic nanoparticles and their applications in medicine // Nanomedicine. – 2006. – Vol. 1. – P. 157–168.Shubayev V.I., Pisanic T.R., Jin S.H. Magnetic nanoparticles for theragnostics // Advanced Drug Delivery Reviews. – 2009.Shubayev V.I., Pisanic T.R., Jin S.H. Magnetic nanoparticles for theragnostics // Advanced Drug Delivery Reviews. – 2009.Guduru, R., Liang, P., Liang, H., Iglesias, M., Frias, J. C., Annapragada, A., & Krishnan, K. M. Magnetoelectric nanocomposites for remote controlled micro-nanorobots // Advanced Drug Delivery Reviews. – 2013. – Vol. 65. – P. 13–14.Guduru, R., Liang, P., Liang, H., Iglesias, M., Frias, J. C., Annapragada, A., & Krishnan, K. M. Magnetoelectric nanocomposites for remote controlled micro-nanorobots // Advanced Drug Delivery Reviews. – 2013. – Vol. 65. – P. 13–14.Wang, Y., Xuan, S., Zhu, Y., & Li, J. Recent advances in magnetic particle-based manipulation for biomedical applications // Advanced Functional Materials. – 2020. – Vol. 30(32). – P. 2001573.Wang, Y., Xuan, S., Zhu, Y., & Li, J. Recent advances in magnetic particle-based manipulation for biomedical applications // Advanced Functional Materials. – 2020. – Vol. 30(32). – P. 2001573.Zhang, Y., Angsantikul, P., & Thamphiwatana, S. Magnetic targeting strategies in nanomedicine: A systematic review of recent research // Nanomedicine. – 2020. – Vol. 13(4). – P. 443–465.Zhang, Y., Angsantikul, P., & Thamphiwatana, S. Magnetic targeting strategies in nanomedicine: A systematic review of recent research // Nanomedicine. – 2020. – Vol. 13(4). – P. 443–465.Peer, D., Karp, J. M., Hong, S., Farokhzad, O. C., Margalit, R., & Langer, R. (2007). Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy // Nature Nanotechnology. – 2007. – Vol. 2(12). – P. 751–760.Peer, D., Karp, J. M., Hong, S., Farokhzad, O. C., Margalit, R., & Langer, R. (2007). Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy // Nature Nanotechnology. – 2007. – Vol. 2(12). – P. 751–760.Aleshkevich, V. A. Electromagnetism. Foresight-Russia. – Moscow: Fizmatlit. – 2014. – 404 p.Aleshkevich, V. A. Electromagnetism. Foresight-Russia. – Moscow: Fizmatlit. – 2014. – 404 p.Pankhurst, Q., Connolly, J, Jones, S. & Dobson, J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2003. – Vol. 36. – P. 167–181.Pankhurst, Q., Connolly, J, Jones, S. & Dobson, J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2003. – Vol. 36. – P. 167–181.P. Tartaj, M. del Puerto Morales, S. Veintemillas-Verdaguer, T. Gonzalez-Carreno, C. J. Serna. The preparation of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2003. – Vol. 36. – No. 13. –P. R182-R197.P. Tartaj, M. del Puerto Morales, S. Veintemillas-Verdaguer, T. Gonzalez-Carreno, C. J. Serna. The preparation of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2003. – Vol. 36. – No. 13. –P. R182-R197.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.