Enhancing Magnetic Hyperthermia Nanoparticle Heating Efficiency with Non-Sinusoidal Alternating Magnetic Field Waveforms

Resumen

Desde hace décadas, las señales sinusoidales convencionales se han utilizado exclusivamente en la hipertermia magnética como la única forma de onda de campo magnético alterno para excitar nanopartículas magnéticas. Sin embargo, no existen razones teóricas ni experimentales que impidan el uso de diferentes formas de onda. El único motivo justificable para el uso de la señal sinusoidal es su disponibilidad y la facilidad para producirla. Tras el desarrollo de un generador de campo magnético alterno configurable, nuestro objetivo es estudiar el efecto de varias formas de onda en la efectividad de la producción de calor de nanopartículas magnéticas, tratando de demostrar que las señales con valores de pendiente más significativos, como las señales trapezoidales y casi cuadradas, permiten que las nanopartículas alcancen una mayor eficiencia en la generación de calor. Además, buscamos señalar que la disipación de potencia de la nanopartícula depende de la pendiente de la forma de onda y no solo de la frecuencia, la intensidad del campo magnético y el tamaño de la nanopartícula. Los resultados experimentales mostraron un rendimiento de producción de calor notablemente mayor de las nanopartículas cuando se expusieron a señales trapezoidales y casi cuadradas que las señales sinusoidales convencionales. Concluimos que las nanopartículas responden mejor a las señales trapezoidales y casi cuadradas. Por otro lado, los resultados experimentales se utilizaron para calcular el valor de disipación de potencia normalizado y demostrar su dependencia de la pendiente. Sin embargo, son necesarios ajustes en la bobina antes de proceder con estudios in vitro e in vivo para manejar los campos magnéticos requeridos.