Emerging Biomedical Applications Based on the Response of Magnetic Nanoparticles to Time-Varying Magnetic Fields

磁性纳米粒子 磁场 磁粉成像 磁化 材料科学 磁粉探伤 能量转换 生物磁学 核磁共振 纳米技术 信号(编程语言) 磁偶极子 纳米颗粒 物理 计算机科学 热力学 量子力学 程序设计语言
作者
Angelie Rivera‐Rodriguez,Carlos Rinaldi
出处
期刊:Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering [Annual Reviews]
卷期号:12 (1): 163-185 被引量:28
标识
DOI:10.1146/annurev-chembioeng-102720-015630
摘要

Magnetic nanoparticles are of interest for biomedical applications because of their biocompatibility, tunable surface chemistry, and actuation using applied magnetic fields. Magnetic nanoparticles respond to time-varying magnetic fields via physical particle rotation or internal dipole reorientation, which can result in signal generation or conversion of magnetic energy to heat. This dynamic magnetization response enables their use as tracers in magnetic particle imaging (MPI), an emerging biomedical imaging modality in which signal is quantitative of tracer mass and there is no tissue background signal or signal attenuation. Conversion of magnetic energy to heat motivates use in nanoscale thermal cancer therapy, magnetic actuation of drug release, and rapid rewarming of cryopreserved organs. This review introduces basic concepts of magnetic nanoparticle response to time-varying magnetic fields and presents recent advances in the field, with an emphasis on MPI and conversion of magnetic energy to heat.
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