Ученые Уральского федерального университета разработали математическую модель, которая способна существенно улучшить доставку лекарств, направленных на восстановление кровотока в тромбированных кровеносных сосудах.
Тромбоз сосудов является серьезным и трудноизлечимым заболеванием, часто приводящим к фатальным исходам. Основным методом лечения тромбоза является введение в сосуды тромболитических препаратов, способных растворять тромбы и восстанавливать нормальный кровоток. Однако в случае заблокированного кровотока тромболитики распространяются слишком медленно, что значительно снижает их эффективность.
Согласно словам профессора кафедры теоретической и математической физики УрФУ Андрея Зубарева, ученые предпринимают попытки ускорить распространение тромболитиков с помощью различных физических воздействий. К примеру, исследователи Техасского университета предложили внедрять в тромбированный сосуд каплю с магнитными наночастицами и воздействовать на нее переменным или вращающимся магнитным полем. В результате наночастицы должны прийти в движение, вовлекая в это движение кровь в сосуде. Это приведет к интенсификации смешивания тромболитика с кровью и ускорению его распределения по сосуду. Подобный эффект можно сравнить с перемешиванием сахара в чашке с чаем. В данном случае магнитные частицы играют роль множества «наноложечек».
Однако для реализации идеи техасских ученых на практике необходимо изучить и просчитать множество аспектов: размеры и форму капли, расположение магнитных частиц внутри нее, конфигурацию, частоту и напряженность магнитного поля, а также другие факторы, которые могут оказаться оптимальными для достижения наилучшего результата. В этом направлении и провели свои исследования ученые УрФУ.
В предыдущих работах физики моделировали ситуации, когда внедренная в кровеносный сосуд капля магнитной жидкости, подвергаемая воздействию магнитного поля, представляла собой облако с конечными размерами вдоль и поперек сосуда. В этот раз ученые смоделировали ситуацию, когда капля магнитной жидкости «растягивается» в слой вдоль сосуда при помощи постоянного внешнего поля. Характеристики сосуда в математической модели соответствовали параметрам кровеносных сосудов, тромбоз которых опасен для здоровья и жизни пациента.
«Предполагается, что толщина слоя магнитной жидкости меньше толщины сосуда и есть более или менее выраженная граница между ним и частью крови, относительно свободной от наночастиц. Наша работа показывает, что в этом случае при помощи вращающегося магнитного поля можно возбудить более интенсивные потоки, чем в случае “облачка”. Увеличение частоты поля приводит к возрастанию скорости генерируемых потоков на один-два порядка. Таким образом, процесс доставки лекарства к тромбу может быть намного более быстрым, чем без воздействия магнитного поля», — заключил Зубарев.