馬來西亞理工大學(xué)（UTM）的研究人員正在探索碳納米管（CNTs）在提升藥物遞送精準度和醫(yī)療熱療效率方面的潛力。該研究聚焦于旋轉(zhuǎn)血流中懸浮碳納米管的理論建模，這一領(lǐng)域與人工心臟、血液透析系統(tǒng)等生物醫(yī)學(xué)設(shè)備密切相關(guān)。不同于以往側(cè)重外科手術(shù)或直接臨床應(yīng)用的研究，此項工作揭示了含碳納米管的旋轉(zhuǎn)血液動力學(xué)這一尚未充分探索的領(lǐng)域。

研究采用多孔旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)的磁場影響血流模型，將血液視為含有納米顆粒的非牛頓流體——卡森納米流體，并在系統(tǒng)中引入單壁/多壁碳納米管（SWCNTs/MWCNTs）。碳納米管因其超越傳統(tǒng)流體的卓越傳熱性能而被選用。研究團隊通過高級數(shù)學(xué)建模推導(dǎo)并求解方程，成功預(yù)測了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)內(nèi)的速度場、溫度場和濃度場分布特征。

研究發(fā)現(xiàn)：通道旋轉(zhuǎn)速度的增加會降低流體主流速度，同時提升次流速度——這一現(xiàn)象可能對降低血管疾病風(fēng)險具有積極意義。此外，提高碳納米管濃度可同步增強兩個速度分量，表明藥物運輸效率將得到提升。尤為顯著的是，碳納米管的加入使傳熱性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍：單壁碳納米管展現(xiàn)出驚人效果，與無碳納米管條件相比，兩處邊界的傳熱效率分別提升42.66%和390.28%。

這項理論研究成果為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的傳熱傳質(zhì)優(yōu)化提供了重要依據(jù)。通過解析碳納米管與旋轉(zhuǎn)血流的相互作用機制，研究人員期望為設(shè)計更高效的藥物遞送系統(tǒng)和熱療設(shè)備提供理論支撐。后續(xù)研究將致力于完善現(xiàn)有模型，并探索碳納米管基納米流體在臨床中的更多應(yīng)用場景。

來源： 馬來西亞理工大學(xué)