(Phys.org) —Elke dag, meer dan 20, 000 mensen over de hele wereld bezwijken aan kanker, volgens statistieken opgesteld door de Wereldgezondheidsorganisatie. Duizenden anderen blijven lijden door de behandeling en de bijwerkingen ervan.

Omdat de medicijnen die worden gebruikt om kankercellen te doden net zo giftig zijn voor aangrenzende gezonde cellen, onderzoekers hebben lang gezocht naar een methode voor het afleveren van medicijnen die zich alleen op kankercellen richt, terwijl de gezonde worden omzeild.

Een van deze methoden maakt gebruik van functionele magnetische resonantiebeeldvorming, of fMRI, om met medicijnen gevulde magnetische nanodeeltjes rechtstreeks naar tumormassa's te sturen waar ze hun inhoud veilig kunnen ontladen. "Zelfs nu, magnetische medicijnafgifte wordt gedaan, " zei Dinos Mavroidis, Distinguished Professor in Mechanical and Industrial Engineering aan Northeastern. "Het is een echte klinische procedure."

Het probleem, hij zei, is dat het beheersen van het verloop van nanodeeltjes nog steeds meer een kunst dan een wetenschap is. Om dat probleem te bestrijden, Mani Ahmadniaroudsari, een afgestudeerde student in het lab van Mavroidis, loopt voorop bij het creëren van een betere benadering van MRI-geleide medicijnafgifte met steun van een National Science Foundation-subsidie.

Mavroidis en zijn team van robotica-ingenieurs zijn controle-experts. "In een zin, dit nanodeeltje is als een robotsysteem, een nanorobot, " zei Mavroidis. Terwijl de traditionele robot een motor in het systeem heeft, hier is de motor van het nanodeeltje het magnetische veld zelf. Hun hoop is om hun kennis van robotica te gebruiken om een ​​betrouwbare methode te ontwikkelen voor het veranderen van de krachten die door de MRI op het nanodeeltje worden uitgeoefend tijdens de toediening van medicijnen.

Mavroidis en Ahmadniaroudsari werken samen met onderzoekers van de Ecole Polytechnique de Montreal in Canada en de Universiteit van Orleans in Frankrijk om deze visie te realiseren. De internationale onderzoekers zijn experts in de experimentele kant van medicijnafgifte door nanodeeltjes, uitgebreide onderzoeken in het menselijk lichaam hebben uitgevoerd.

"Experimentele resultaten kosten tijd en geld, en zijn ook schadelijk voor proefpersonen, dus creëerden we een simulatieplatform dat de beweging van deeltjes in het lichaam modelleert, " legde Ahmadniaroudsari uit, die een sterke achtergrond heeft in de natuurkunde, wiskunde, en informatica. De simulatiesoftware die hij ontwikkelde, genaamd Magnasim, bevat de fysieke wetten van magnetische kracht om denkbeeldige magnetische nanodeeltjes nauwkeurig door een gesimuleerde omgeving te leiden, op dezelfde manier als MRI dat in het echte leven doet.

Volgens Mavroidis, het simuleren van een magnetisch veld via de computer is een uitdagende taak. Aangezien dat voorheen niet nodig was, er bestaat momenteel geen software om theoretische deeltjes magnetisch door een ruimte te leiden. Met het programma van Ahmadniaroudsari, klinische onderzoekers zouden de mogelijkheid hebben om sneller MRI-geleide medicijnafgifte voor reguliere kankerbehandeling te realiseren.