نانو ذرات مغناطیسی (Magnetic Nanoparticles) و کاربرد آنها در زندگی

نانو ذرات مغناطیسی در دهه‌های اخیر، توسعه فناوری نانو به عنوان یک حوزه پیشرفته و چشم‌ اندازی نوآورانه در علم مواد و نانوتکنولوژی، منجر به ایجاد مفاهیم و تکنولوژی‌های جدیدی شده است. نانومواد، با ابعاد در حدود 1 تا 100 نانومتر، خواصی خاص و منحصر به فرد دارند که از خصوصیات مواد در مقیاس بزرگتر بسیار متفاوت است. یکی از دسته‌های جذاب و کاربردی در زمینه نانو مواد، نانو ذرات مغناطیسی هستند که در زمینه درمان با مغناطیس کاربرد دارند و این امر که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارند، به عنوان مواد مورد توجهی در علوم مختلف شناخته شده‌اند.

معرفی و کاربرد نانو ذرات مغناطیسی

نانو ذرات مغناطیسی به دلیل خواص مغناطیسی آنها در مقیاس نانو، در حوزه‌های گوناگون علمی و فناورانه کاربردهای فراوانی دارند. این نانو ذرات مغناطیسی توانمندی برای استفاده در فروسیال‌ها، تصویر سازی‌های رنگی، سردسازی مغناطیسی، سم‌زدایی از سیال‌های بیولوژیکی، انتقال کنترل شده‌ی داروهای ضد سرطان، انجام تصاویر از روش MRI و جداسازی‌های سلولی مغناطیسی دارند. به عنوان مثال، در حوزه پزشکی، نانو ذرات مغناطیسی می‌توانند به عنوان وسیله‌ای برای تحریک سلول‌ها در درمان‌های مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند.

کاربردهای گسترده نانو ذرات مغناطیسی نشان‌ دهنده توانمندی و تنوع این مواد در زمینه‌های مختلف است و ادامه تحقیقات در این زمینه امکان ارتقاء و بهبود کاربردهای آنها را فراهم می‌آورد. این نانو ذرات مغناطیسی به عنوان یک فناوری نوین با قابلیت‌های ویژه، در مسیر تحولات فناورانه جهان علم و صنعت به عنوان یک عامل کلیدی مطرح شده‌اند و توقع می‌رود که در آینده اثرات بسیاری در بهبود کیفیت زندگی و حل مسائل پزشکی و صنعتی داشته باشند.

نانو ذرات مغناطیسی (Magnetic Nanoparticles) و استفاده آنها در MRI

امروزه ذرات مغناطیسی با اندازه های نانومتر تا چند میکرومتر در کاربردهای مختلف پزشکی استفاده می شوند. یکی از دلایل بسیار مهم استفاده از این ذرات مغناطیسی عدم تاثیر مخرب آنها (یا تاثیر بسیار ناچیز آنها) در بدن می باشد.

این ذرات به آسانی قابلیت تزریق در بدن را دارا می باشند. ابعاد آنها به گونه ای می باشد که گاه با ابعاد سلول ها مساوی ساخته شده اند. علاوه بر این می توان آنها را به ناحیه خاصی از بدن هدایت نموده و در آنجا نگه داشت.

نانو ذرات مغناطیسی را با چگالی شار مغناطیسی بالا به هدف مورد نظر هدایت می کنند. استفاده از MRI در دهه های اخیر سیر صعودی زیادی داشته است.  در این دستگاه از تشدید مغناطیسی هسته اتم برای تصویرسازی استفاده می شود. در این روش از میدان های مغناطیسی استفاده می شود.

نانو ذرات مغناطیسی

در حجم نانو، تمام مواد خواصی خاص و متفاوت نسبت به حالت بزرگتر خود به ارمغان می‌آورند. مواد مغناطیسی نیز از این قاعده مستثنی نیستند و خصوصیات مغناطیسی آنها به شدت به اندازه و ابعاد ذرات وابسته است. به عنوان مثال، در مواد فرومغناطیس، زمانی که اندازه ذرات از حد یک حوزه مغناطیسی کوچک‌تر می‌شود، پدیده سوپرپارامغناطیسی رخ می‌دهد.

نانو ذرات سوپرپارامغناطیسی با قابلیت‌های فراوان در حوزه‌هایی از جمله فروسیال‌ها، تصویرسازی‌های رنگی، سردسازی مغناطیسی، سم‌زدایی از سیال‌های بیولوژیکی، انتقال کنترل شده‌ی داروهای ضد سرطان، MRI و جداسازی‌های سلولی به کار می‌روند.

در حجم نانو، تمام مواد خواصی خاص و متفاوت نسبت به حالت بزرگتر خود به ارمغان می‌آورند.

هر ماده مغناطیسی در حالت توده از حوزه‌های مغناطیسی تشکیل شده است. هر حوزه حاوی هزاران اتم است که در آن جهت چرخش الکترون‌ها یکسان و ممان‌های مغناطیسی به صورت موازی جهت یافته‌اند. اما جهت چرخش الکترون در هر حوزه با حوزه‌های دیگر متفاوت است. هنگامی که یک میدان مغناطیسی بزرگ، تمام حوزه‌های مغناطیسی را هم‌جهت می‌کند، تغییر فاز مغناطیسی رخ داده و مغناطش به حد اشباع می‌رسد.

هر چه تعداد حوزه‌ها کم‌تر باشد، نیرو و میدان کمتری برای هم‌جهت ساختن حوزه‌ها مورد نیاز است. از آنجا که قطر این حوزه‌ها در محدوده یک تا چند هزار نانومتر است، هر ذره‌ای که تنها یک حوزه داشته باشد، می‌تواند نانوذره نامیده شود. نانو ذرات مغناطیسی دارای تعداد حوزه‌های کمتری هستند و مغناطیس آن‌ها ساده‌تر می‌باشد.

از طرف دیگر، بر اساس قانون دوم ترمودینامیک “بی نظمی در یک سیستم منزوی، در یک فرآیند خودبخودی، افزایش می‌یابد.” بنابراین، موادی که از حالت طبیعی خارج می‌شوند، تمایل شدیدی برای بازگشت به وضعیت اولیه را دارند و مغناطیس مثالی در این مورد است. با این وجود، به دلیل نیاز کم به نیرو برای مغناطیس، نانو ذرات مغناطیسی خود را از دست نمی‌دهند و پس از مغناطیس شدن، به راحتی به وضعیت اولیه باز می‌گردند.

تلفن تماس برای اطلاعات بیشتر با موسسه تجسم خلاق

02188302523

تلگرام و واتساپ

09011594943

مثال‌های کاربردی برای استفاده از نانو ذرات مغناطیسی

 ذخیره‌ سازی اطلاعات

از نانو ذرات مغناطیسی با ابعاد 2 تا 20 نانومتر می‌توان به عنوان ابزاری برای ذخیره‌ سازی اطلاعات در کارت‌های مغناطیسی استفاده کرد.

 فروسیال‌ها (محلول‌های مغناطیسی)

فروسیال‌ها، محلول‌هایی هستند که در آن نانوذرات مغناطیسی مانند آهن و کبالت به صورت کلوئید در مایع معلق می‌باشند و به آن خاصیت مغناطیسی می‌بخشند. هرچه اندازه‌ی نانوذرات کوچک‌تر باشد، محلول خاصیت مغناطیسی بیشتری از خود نشان می‌دهد. این محلول‌ها به عنوان خنک‌ کننده و همچنین برای حرکت سیال‌ها در چیپ‌ها با استفاده از نیروی مغناطیسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نانو ذرات مغناطیسی

نانوکامپوزیت‌های مغناطیسی

با توزیع مناسب نانو ذرات مغناطیسی در بستر مواد پلیمری، نانوکامپوزیت‌های با خاصیت مغناطیسی تولید می‌شود. خصوصیات و کاربردهای نانوکامپوزیت‌ها به اندازه و توزیع نانوذرات، و نحوه‌ی توزیع آن در بستر پلیمری بستگی دارد. این نانوکامپوزیت‌ها در زمینه‌های مختلف از جمله سنسورها، پوشش‌های الکترومغناطیس، و مواد جاذب امواج کاربرد دارند.

دارو رسانی هدفمند

در زمینه دارو رسانی هدفمند، نانو ذرات مغناطیسی به عنوان حامل‌های دارو مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نانو ذرات، داروها را به صورت هوشمند به بافت مورد نظر انتقال می‌دهند و باعث بهبود بافت می‌شوند، بدون اثرات جانبی بر سلول‌های سالم. در یک مثال کاربردی، اسید فولیک به نانو ذرات مغناطیسی پیوسته و با داغ کردن نانوذرات، دمای سلول‌های سرطانی افزایش می‌یابد که به مرور به نابودی آنها منجر می‌شود. این روش دارو رسانی هوشمند و هدفمند با استفاده از میدان مغناطیسی می‌تواند به درمان سرطان با کمترین تأثیر بر سلول‌های سالم کمک کند.

اهمیت کلی نانو ذرات مغناطیسی در دستگاه MRI

نانو ذرات مغناطیسی  ساختار داخلی یک سلول زنده Nucleus، همان هسته سلول است. سلول های مشابه اعمال یکسانی را انجام می دهند.  در کنار هم قرار گرفتن سلول های مشابه بافت خاصی را تشکیل می دهد (مثلا کبد). پس می توان گفت هر بافت از مولکول های مشابه به هم پیوسته تشکیل شده است. هر یک از این مولکول ها از اتم های تشکیل دهنده آنها ساخته شده اند.

نانو ذرات مغناطیسی  در هر اتم هسته وجود دارد که دارای پروتون و نوترون می باشد. الکترونهای با بار منفی در اطراف هسته با بار مثبت در اوربیتال های مختلف در حال چرخیدن هستند. نوترون ها بدون بار هستند. هر هسته به گونه ای رفتار می کند که گوئی در حال چرخش می باشد (اسپین). پروتون ذره ای با بار مثبت است و هر ذره باردار در حال حرکت، تولید میدان مغناطیسی می کند. هر یک از پروتون ها و نوترون ها دارای اسپین می باشند.

اسپین فقط می تواند یکی از دو حالت ساعت گرد یا پادساعت گرد باشد. این اسپین ها با هم جمع شده (نوترون ها با هم و پروتون ها هم با هم) تا اثر مغناطیسی همدیگر را خنثی کنند. نانو ذرات مغناطیسی  اگر در هسته ای اسپینی بدون جفت خود وجود داشته باشد این هسته دارای یک اسپین کلی (net spin) می باشد که دیگر خنثی نمی باشد. همانطور که می دانیم عدد جرمی مجموع تعداد پروتون ها و نوترون ها می باشد و عدد اتمی تعداد پروتون ها را شامل می شود. با این یادآوری می توان گفت اگر عدد اتمی و عدد جرمی زوج بودند اسپین صفر است.

اگر عدد جرمی فرد بود دارای اسپین نیم صحیح (مثلا 1/2،3/2،5/2،…)  و اگر عدد اتمی فرد بود دارای اسپین صحیح (مثلا 1،2،3،…) می باشند. بنابراین ، یک هسته دارای گشتاور مغناطیسی (μ) است که بوسیله بار و اسپین آن تولید می‌شود. یک هسته هیدروژن می‌تواند اسپینی (چرخشی) موافق جهت عقربه‌های  ساعت (2/1+) یا مخالف جهت عقربه‌های ساعت (1/2-) داشته باشد و در این دو حالت، گشتاورهای مغناطیسی هسته در دو جهت مخالف هستند.

نانو ذرات مغناطیسی  در یک میدان مغناطیسی ، تمام پروتونها گشتاور مغناطیسی خود را یا در جهت میدان و یا در جهت مخالف آن قرار می‌دهند. هسته‌های هیدروژن فقط می‌توانند یکی از دو جهت را نسبت به میدان مغناطیسی اعمال شده قبول کنند. حالت اسپین (2/1+) چون در جهت میدان است، از انرژی کمتری برخوردار است، در حالیکه اسپین (2/1-) بدلیل اینکه در جهت خلاف میدان است، دارای انرژی بالاتری است. بنابراین هنگامی که یک میدان مغناطیسی خارجی بکار برده شود، حالت اسپین دژنره به دو حالت ، با ترازهای انرژی نابرابر شکافته می‌شود.

حال این سوال مطرح می شود که آیا همه اتم ها دارای این خاصیت مغناطیسی می باشند یا خیر. باید گفت همه ایزوتوپ هایی که دارای تعداد پروتون های فرد یا تعداد نوترون های فرد و یا هر دو شرط را دارا باشند دارای گشتاور مغناطیسی (magnetic moment) می باشند (در بالا علت آن با درک اسپین توضیح داده شد). برای یادآوری ایزوتوپ های اتم هیدروژن در شکل زیر نشان داده شده اند

از دلایل بسیار مهم استفاده از این ذرات مغناطیسی عدم تاثیر مخرب آنها (یا تاثیر بسیار ناچیز آنها) در بدن می باشد.

نانو ذرات مغناطیسی: چرا در اینجا هیدروژن را آورده ایم؟

دو سوم وزن بدن را آب تشکیل می دهد. در محتویات تشکیل دهنده آب هر بافت با آب بافت دیگر تفاوت وجود دارد، و نیز همانطور که می دانیم آب از اتم های اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. بنابراین هیدروژن عنصر مناسبی برای بسیاری از موارد می باشد.  از بحث های بالا شاید بتوان گفت هسته هیدروژن همانند یک قطب نما عمل می کند. حال می بینیم که یک فرد، دارای تعداد زیادی قطب نمای درونی می باشد که هر یک به صورت random به سمت خاصی اشاره می کنند. نانو ذرات مغناطیسی

نانو ذرات مغناطیسی این حجم بسیار بزرگ از قطب نماها (بدن انسان) را وارد دستگاه MRI می کنیم. پس بهتر است اینگونه بگوئیم که بدن انسان دارای اتم های هیدروژن 11H بسیار زیادی می باشد که هر کدام اسپین خاصی دارند و همین اسپین ها را به طرز خاصی به عنوان سیگنال ورودی MRI استفاده می کنیم.

مقدار مغناطیس شدگی هر یک از این المان های حجمی به محتویات موجود در آن المان بستگی دارد. با توجه به تعداد هسته های هم سو شده با میدان مغناطیسی، تفاوت در تصویر MRI به وضوح مشخص خواهد شد. حال به اینجا رسیدیم که بر اثر میدان مغناطیسی خارجی گروه زیادی از پروتون ها (هسته های هیدروژن) با میدان همسو شده و فقط تعداد ناچیزی غیر همسو هستند. دستگاه MRI یک پالس (RF (Radio Frequency تولید می کند که مختص اتم هیدروژن می باشد.

این پالس مغناطیسی به قسمت مورد نظر ما هدایت می شود. این پالس باعث می شود که پروتون ها در آن ناحیه انرژی جذب کنند. همانطور که قبلا اشاره کردیم در میدان مغناطیسی اصلی هر یک از پروتون ها جهت چرخشی همسو یا خلاف جهت میدان را برگزیده اند. و در نتیجه هر پروتون همچون یک آهنربای کوچک با دو قطب N-S عمل می کند.

این آهنربای کوچک در میدان مغناطیسی اصلی ممکن است به دو صورت N-S-N-S (حالت دارای انرژی کم) یا N-N-S-S (حالت دارای انرژی زیاد) قرار گیرد. حال این پروتون با جذب انرژی میتواند از یک حالت به حالت دیگر برود (ذره ای که در حالت پایین انرژی می باشد  با گرفتن انرژی به حالت بالاتر برود). نانو ذرات مغناطیسی

نانو ذرات مغناطیسی  تنها نکته ای که برای این انتقال مهم است مقدار انرژی لازم برای این انتقال می باشد که پالس RF باید این تفاوت انرژی را به پروتون بدهد. انرژی این پالس به فرکانس آن بستگی دارد (E=h.v در اینگونه کاربردها به v فرکانس رزونانس (تشدید) و فرکانس لارمور (Larmor Frequency) گفته می شود. در MRI این فرکانس بین 15 تا 80 مگاهرتز برای تصویربرداری مناسب می باشد

افکار شما را دوست داریم لطفاً در مورد مقاله نانو ذرات مغناطیسی نظر بدهید

برای نظر دادن شما بسیار احترام قائلیم. ما اینجا در موسسه تجسم خلاق دوست داریم نظرات، پیشنهادات، افکار و سوالاتی که در زمینه های درمانی برایتان پیش می آید را بدانیم بدین منظور برای ارتباط بهتر با شما عزیزان به بهترین نظراتی که در این مقاله کامنت گذاری گردد، پک آهنربا مغناطیس درمانی مخصوص آب مغناطیسی به عنوان رسم سپاسگزاری تقدیم شما عزیزان می گردد.

مغناطیس درمانی دکتر آرام

دکتر آرام به دلیل تجربیات مختلفی که در مغناطیس درمانی و طب سوزنی و روشهای طب انرژی داشتند، سبک درمانی جذاب و جالبی را ارائه می کنند که شما می توانید تقریبا بر روی کل سیستم بدن تاثیر بگذارید و از درمانهای مگنت تراپی برای بیماری های فیزیکی و بیماری های ذهنی و روانی استفاده کنید. این سبک درمانی از تجربیات دکتر آرام در این زمینه نشات گرفته شده است.

🔻چگونه می توانم در این دوره شرکت کنم ؟🔺

هیچوقت برای یادگیری دیر نیست در هر کجای این دنیا که هستید و در هر سنی می توانید با کمک دکتر آرام این روش درمانی بسیار مفید را یاد گرفته، شما می توانید درمانگر خود و عزیزانتان شوید و با استفاده از پکیج مغناطیس درمانی به خودتان و عزیزانتان کمک کنید.

در صورت هرگونه سوال می توانید با واحد پشتیبانی ما به صورت تلفنی و تلگرام ارتباط بگیرید. 

واحد پشتیبانی و راه ارتباطی با مرکز تجسم خلاق

۰۲۱۸۸۳۰۲۵۲۳

۰۹۰۱۱۵۹۴۹۴۳

کانال تلگرام مجموعه تجسم خلاق

صفحه اینستاگرام مجموعه تجسم خلاق