Lucha contra el cáncer con imanes: en la escala Nano

9 de julio de 2018

Uno de los mayores problemas con los tratamientos convencionales contra el cáncer, como la quimioterapia, es que, mientras matan las células cancerosas, también dañan las células sanas. La entrega dirigida de medicamentos ayuda a resolver ese problema. Mediante el uso de agentes terapéuticos encapsulados en micro y nanopartículas magnéticas, los médicos pueden enfocar los tratamientos en sitios específicos del cuerpo, conduciéndolos a su destino utilizando un campo magnético externo.

El Profesor Dorinamaria Carka, Ph.D., de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de NYIT, está experimentando con materiales ferromagnéticos (es decir, materiales altamente susceptibles a la magnetización) de nanoestructuras para determinar si cambiar su forma les permite encontrar y alcanzar su objetivo en una manera más controlada y eficiente. La investigación científica básica de Carka se centra en el modelado computacional y la mecánica de fractura de materiales dúctiles y ferroeléctricos. Al modelar fenómenos multifísicos acoplados que se producen en materiales que combinan propiedades eléctricas y magnéticas, puede mejorar la manera en que se entienden y diseñan los sistemas y dispositivos avanzados a nanoescala, como los que se utilizan para la administración específica de fármacos.

"Para aprovechar la microestructura de esos materiales, tenemos que acercarnos a la escala nanométrica porque es allí donde ocurren los fenómenos interesantes", explica. "Con los materiales ferromagnéticos, por ejemplo, al cambiar la dimensión de su estructura nano, en realidad puede controlar cómo se alinea el factor de magnetización o cómo el giro de magnetización en la estructura".

Para optimizar el control del imán, Carka utiliza la simulación por computadora para probar combinaciones específicas de materiales, tamaños y estructuras. Durante el año pasado, recibió ayuda del estudiante de ingeniería de pregrado Ian Kelly, quien utiliza sus resultados para crear modelos de software. El enfoque de Carka es único ya que ella está aplicando voltaje en lugar de corriente para mover el dominio magnético, lo que elimina los cables y reduce el tamaño del dispositivo.
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"Es una forma diferente de controlar la magnetización", dice Carka. "Básicamente, controlo el voltaje en el piezoeléctrico que está pegado al ferromagnético, y con este control de campo cruzado de magnetización, puedo controlar la magnetización. El voltaje es la parte revolucionaria. No necesito cables para hacer eso ". Una posible aplicación para el dispositivo de alta eficiencia energética resultante sería un dispositivo implantable para dirigirse a un tumor. "Puede utilizar este concepto para conducir partículas magnéticas de forma controlada con poca pérdida de energía", dice Carka. "Es una manera muy precisa y rápida de crear una ruptura alrededor de un tumor o destruirlo". Esta historia apareció originalmente como parte de la función "Bio + Tech = a Healthier Future" en la edición de verano de 2018 de la revista NYIT. Por Renée Gearhart Levy