Návrh a realizace cívek a napájecího obvodu pro hypertermii využívající magnetické pole a feromagnetické nanočástice

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem a realizací cívky včetně napájecího obvodu pro hypertermii využívající magnetické pole a feromagnetické nanočástice. Jde o magnetickou hypertermii, což je metoda léčby nádorů, při které se magnetické nanočástice aplikují přímo do nádoru. Následně se oblast nádoru vystaví střídavému magnetickému poli, jež v nádorové tkáni generuje teplo prostřednictvím relaxačních či hysterezních ztrát magnetických nanočástic a způsobí apoptózu rakovinných buněk. Cívka bude sloužit k experimentům s různými magnetickými nanočásticemi, kvůli zjištění jejich efektivity ohřevu v závislosti na intenzitě magnetického pole nebo na rozměru nanočástic. Měřením nárůstu teploty v čase jsme prokázali ohřev nanočástic maghemitu (Fe2O3) o 5 °C aplikací magnetického pole o intenzitě 5 kA/m a frekvenci 200 kHz po dobu 300 s. Po aplikaci magnetického pole o intenzitě 3 kA/m a stejné frekvenci jsme naměřili pouze minimální zvýšení teploty. Maximální dosažená intenzita magnetického pole uvnitř cívky činí pro realizovaný systém 5,5 kA/m.

This thesis deals with the design and manufacturing of the coil, including the circuit for hyperthermia using magnetic field and ferromagnetic nanoparticles. It is magnetic hyperthermia, a method of treating tumors, in which magnetic nanoparticles are applied directly to the tumor. Subsequently, the tumor area is exposed to an alternating magnetic field that generates heat in the tumor tissue through relaxation or hysteresis losses of magnetic nanoparticles and causes apoptosis of cancer cells. The coil will serve for experiments with different magnetic nanoparticles to determine their heating efficiency depending on the intensity of the magnetic field or the size of the nanoparticles. By measuring the temperature rise in time, we have demonstrated the heating of maghemite nanoparticles (Fe2O3) by 5 °C by applying a magnetic field of 5 kA/m and frequency 200 kHz for 300 s. After applying a magnetic field at 3 kA/m and the same frequency, we measured only minimal increase of temperature. The maximal achieved intensity of the magnetic field inside the coil is for the manufactured system equal to 5,5 kA/m.