Modelagem numérica da aplicação de nanopartículas ferromagnéticas (Fe3O4) para tratamento de câncer renal

Abstract

Resumo

O câncer é atualmente uma das doenças que mais apresenta diagnóstico letal. Nessa perspectiva surgem diversos métodos para obtenção de um melhor tratamento, e entre estes destaca-se a hipertermia com utilização de nanopartículas compostas de óxido ferromagnético, magnetita (F e3O4). Ainda no estágio inicial de desenvolvimento da doença é imprescindível um estudo mais aprofundado desta referida técnica. Diante deste cenário, esta pesquisa propõe um estudo mais detalhado, por meio de uma análise numérica computacional e ferramentas matemáticas para fins de comparação e obtenção de uma melhor abordagem para resolução deste problema. Para tanto, desenvolveu-se um algoritmo no software MATLAB, utilizando o método das diferenças finitas (MDF) para a resolução da equação teórica de biotransferência de calor bidimensional e um modelo bidimensional software COMSOL Multiphysics de um rim diagnosticado com câncer. Em ambas as análises foram considerados três cenários: 1) com nanopartículas e raio de dispersão (r0 = 10 mm), 2) sem nanopartículas e 3) com nanopartículas e diferente raio de dispersão (r0 = 11 mm) na região afetada pelo câncer renal. Pode-se observar a eficiência das nanopartículas no tratamento térmico e o impacto na dispersão destas, por exemplo, no cenário 3 quando comparado ao cenário 1, onde uma alteração de 1 mm, apresentou uma melhoria em torno de 3,0%, evidenciando a importância de ajustar r0, e de 17,63% quando comparado ao cenário 2. Também foram evidenciadas as principais diferenças entre os métodos numéricos e as ferramentas computacionais utilizadas (MATLAB e COMSOL Multiphysics). Espera-se que os resultados mais relevantes concebidos nesta pesquisa, tais como o impacto das nanopartículas no tratamento por hipertermia para o câncer renal e a influência dos métodos numéricos e ferramentas computacionais empregadas, possam servir de parâmetro fundamental para a tomada de decisões em pesquisas futuras na área da engenharia biomédica e/ou bioengenharia.