Manyetik nanoparçacıklar içeren kan imitasyon malzemelerinde manyetik ilaç hedefleme işlemlerinin incelenmesi
Investigation of magnetic drug targeting processes in blood imitation materials containing magnetic nanoparticles
Yazar: HATİCE BİLGİLİ
Danışman: PROF. DR. TAHMURAZ ABBASOV
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Akışkanlar = Fluids ; Elektromanyetik = Electromagnetic ; Ferromanyetik = Ferromagnetic ; Manyetik alanlar = Magnetic fields ; Manyetik nanopartiküller = Magnetic nanoparticles ; Newton olmayan = Non-newtonyen ; İlaç hedefleme = Drug targeting

Özet:
Her geçen yıl kanser vakaları hızlı bir artış trendi göstermektedir. Bu yüzden yeni ilaç ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine duyulan ihtiyaç katlanarak artmakta ve bunun sonucunda çeşitli tedavi yöntemleri geliştirilmektedir. Bu yöntemler arasında en etkin olanlardan biri de disiplinlerarası çalışmalar gerektiren Manyetik İlaç Hedefleme (MDT) yöntemidir. Tez çalışmasında kanser tedavisi için önerilen MDT yönteminin teori ve pratiğinin güncel problemleri incelenmiş ve geliştirilmiştir. Bu kapsamda iki önemli problemin çözümüne odaklanılmıştır. Bunlardan birincisi laboratuvar ortamında yeni kanser ilaçlarına manyetik özellik kazandırılması ve sentezinin gerçekleştirilmesi olurken, ikincisi ilaçların gerekli bölgelere taşınımında manyetik yöntemin etkinliğinin arttırılması işleminin teori ve pratiğinin geliştirilmesidir. Manyetik özellik kazandırılmış ilaç örneğinin sentezi gerçekleştirilmiş ve bu örneğin fizikokimyasal özellikleri incelenmiştir. MDT sistemlerinde kullanılan sabit mıknatısla oluşturulan manyetik alanların modellenmesi yapılmış gradyantlı manyetik alanların ölçülmesi için prototip 3D manyetometre düzeneği geliştirilmiştir. MDT in-vivo/in-vitro deneysel incelemeleri için ilk kez Kan İmitasyon Malzemeleri (KİM) önerilmiştir. KİMlerin manyetik alanda ve manyetik alansız durumlarda reolojik özellikleri incelenmiş reolojik akış modeli oluşturulmuştur. KİMlerin reolojik akış özellikleri dikkate alınarak MDT teorisi geliştirilmiş ve bu işlemlerin genel olarak Fokker – Planck stokastik modeline uyum sağladığı gösterilmiştir. Biyomanyetik seperasyon işlemlerinde sabit mıknatıslı sistemlerin yanı sıra, elektrik akımı taşıyan tel ve solenoid ile oluşturulan manyetik alanların kullanılması olanakları değerlendirilmiştir. Bu sistemlerin performansının arttırılması için manyetik alan şiddetinin elektronik devre ile kontrol edilme yöntemi önerilmiştir. Tez çalışması kapsamında önerilen teorik yaklaşımların, elde edilen sonuçların ve yapılan deneysel verilerin literatürde olan benzer sonuçlarla iyi uyum sağladığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Every year, cancer cases show a rapid upward trend. Therefore, the need for the development of new drugs and treatment methods is increasing exponentially and as a result, various treatment methods are being developed. One of the most effective of these methods is Magnetic Drug Targeting (MDT), which requires interdisciplinary studies. In this thesis, the current problems of the theory and practice of the MDT method proposed for cancer treatment are analyzed and developed. In this thesis context, we focused on solving two important problems. The first of these is the synthesis of these drugs in the laboratory environment and the gained of magnetic properties for new cancer drugs, the second is the development of the theory and practice of the process of increasing the efficiency of the magnetic method in the delivery of drugs to the required sites. Synthesis of a drug sample with magnetic properties was carried out and physicochemical properties of this sample were investigated. A prototype 3D magnetometer setup has been developed for the measurement of gradient magnetic fields by modeling the magnetic fields generated by the permanent magnet used in MDT systems. Blood Imitation Materials (KIM) were proposed for the first time for in-vivo/in-vitro experimental investigations of MDT. The rheological properties of KIMs in magnetic field and non-magnetic field conditions were investigated and a rheological flow model was established. MDT theory was developed considering the rheological flow properties of KIMs and it was shown that these processes generally fit the Fokker - Planck stochastic model. In addition to permanent magnet systems, the possibilities of using magnetic fields generated by electric current-carrying wires and solenoids in biomagnetic separation processes were evaluated. In order to improve the performance of these systems, a method of controlling the magnetic field strength with an electronic circuit is proposed. It has been discovered that the theoretical approaches proposed in the thesis, the results and the experimental data obtained are in in line with similar results in the literature.