High-Temperature Superconducting Bulks for Enhancing the Remote Forces in Magnetic Drug Delivery

Malgré le fait que le cancer est l’une des maladies les plus mortelles dans le monde contemporain, les traitements actuels sont généralement inefficaces. Puisque les cellules cancéreuses sont très similaires aux cellules saines, il est difficile de cibler un médicament directement vers une tumeur cancéreuse. Les traitements les plus couramment utilisés se servent de doses de radiation (radiothérapie) ou de molécules toxiques (chimiothérapie) nocives pour attaquer les cellules cancéreuses. Cependant, dans le cas de la chimiothérapie, plus de 95% des agents cytotoxiques s’attaquent aux cellules saines puisqu’ils sont injectés systémiquement dans le corps. Récemment, une approche a été proposée pour améliorer les traitements de chimiothérapie en naviguant les agents chimiothérapeutiques vers une tumeur cancéreuse avec l’aide de champs magnétiques. L’utilisation de champs magnétiques est intéressante parce que ceux-ci peuvent facilement pénétrer le corps humain, ce qui fait en sorte que la navigation peut se faire sans contact physique. Toutefois, la physiologie complexe du corps humain requiert des forces à distance capables de changer de direction rapidement d’une bifurcation à l’autre du réseau vasculaire. De plus, comme les particules magnétiques (MMS) doivent être suffisamment petites pour passer dans les vaisseaux sanguins de quelques microns de diamètre, le patient doit être plongé dans un champ magnétique et des gradients de champ assez puissants pour générer des forces adéquates. Les technologies de navigation de médicaments magnétiques (MDD) actuelles utilisent des électroaimants, des matériaux ferromagnétiques ou une combinaison des deux, mais ceux-ci ne génèrent pas suffisamment de force ou de changements directionnels des forces pour pouvoir faire des traitements dans les tissus profonds d’un patient. Dans les dernières années, le développement de nouvelles méthodes de croissance et d’aimantation des pastilles supraconductrices (HTSs) a permis d’obtenir des aimantations dix fois plus élevées que les aimants permanents les plus puissants. Il est donc invitant d’utiliser les matériaux supraconducteurs pour produire un maximum de force dans le MDD. Par conséquent, l’objectif principal de cette thèse est d’évaluer le potentiel des pastilles HTSs pour générer des amplitudes et des changements de direction des forces magnétiques suffisantes pour naviguer des MMSs dans le réseau vasculaire du corps humain. Plusieurs méthodes pour produire des forces magnétiques sont possibles avec les HTSs. Cependant, l’évaluation de ces différentes méthodes expérimentalement est très coûteux et demande beaucoup de temps. Il est ainsi primordial d’utiliser des simulations pour estimer les forces magnétiques possibles avec les différentes approches. Cependant, les propriétés électromagnétiques des HTSs sont fortement non linéaires, ce qui entraîne des temps de simulations de plusieurs jours pour des géométries simples en 3-D. Le premier sous-objectif de la thèse est alors de réduire les temps de calcul des champs magnétiques produits par une pastille HTS pour permettre d’évaluer les différentes méthodes de MDD.