Untersuchungen zur Rheologie biokompatibler Ferrofluide in Blut

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Odenbach
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250202568

Die Verwendung von Suspensionen magnetischer Partikel für biomedizinische Zwecke, insbesondere in der Krebstherapie, hat in den vergangenen Jahren zunehmend wissenschaftliches Interesse - gefunden. Dabei haben die Grundlagenuntersuchungen zu diesem Thema gezeigt, dass eine Reihe fundamentaler Fragen zu klären sind, die insbesondere bei den strömungsmechanischen Aspekten des sogenannten magnetischen drug targeting, der magnetisch kontrollierten Lieferung von Medikamenten an einen Bestimmungsort, von großer Bedeutung sind. In diesem Zusammenhang stellt die Veränderung der Viskosität der verwendeten magnetischen Suspensionen im Magnetfeld eine besonders wesentliche Information dar, mit deren Hilfe die Frage nach der grundsätzlichen Strömungskontrolle erst beantwortet werden kann. Vorversuche haben gezeigt dass in biokompatiblen Ferrofluiden die Viskositätserhöhung bereits in schwachen Magnetfeldern extrem große Werte annimmt wobei gleichzeitig stark nicht newtonsche Effekte auftreten. Dies ist ursächlich mit der Tatsache verbunden, dass in biokompatiblen Ferrofluiden in der Regel Cluster magnetischer Partikel vorliegen, die in Summe ein hohes magnetisches Moment im Feld aufweisen und damit starke interpartikuläre Wechselwirkung zeigen. In den Vorversuchen konnte zudem gezeigt werden, dass die beobachteten Effekte auch bei der Verdünnung der Ferrofluide mit Wasser und Blut auftreten. Damit ist es das Ziel des Vorhabens die Rheologie von Blut mit darin suspendierten magnetischen Partikeln aus biokompatiblen Ferrofluiden - also das Fließverhalten der Mischung, die auch in der medizinischen Anwendung vorliegt - im Detail zu untersuchen. Es soll die Feldabhängigkeit der Veränderung des rheologischen Verhaltens über einen großen Bereich von Feldstärke, Scherrate und Fluidzusammensetzung in kapillar-rheometrischen Messungen untersucht werden. Als Endziel des Vorhabens werden Materialgesetze für Blut-Ferrofluidmischungen angestrebt, die es ermöglichen das Fließverhalten entsprechender Mischungen im Magnetfeld in Simulationen biomedizinischer Anwendungen zu integrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen