Utilizarea magneților de neodim în asistența medicală și efectele acestora asupra sănătății

Cengiz Yuksel

1 Departamentul de fiziologie, Institutul de Științe ale Sănătății, Universitatea Duzce, Duzce, Turcia

Seyit Ankarali

2 Departamentul de Fiziologie, Universitatea Medeniyet din Istanbul Facultatea de Medicină, Istanbul, Turcia

Nehir Aslan Yuksel

1 Departamentul de fiziologie, Institutul de Științe ale Sănătății, Universitatea Duzce, Duzce, Turcia

Abstract

Proprietățile puternice ale câmpului magnetic ale magneților au condus la utilizarea lor în multe tehnologii moderne, precum și în domeniile medicinei și stomatologiei. Magneții din neodim sunt un tip puternic de magnet care a făcut obiectul unor cercetări recente. Această revizuire oferă o scurtă explicație a definiției, istoriei și caracteristicilor magneților de pământuri rare. În plus, este oferită o prezentare generală a rezultatelor obținute în studiile efectuate până în prezent cu privire la efectele magneților și, în special, a magneților de neodim asupra sistemelor corpului, țesuturilor, organelor, bolilor și tratamentului. Deși sunt utilizate în sectorul sănătății în diferite dispozitive de diagnosticare și ca instrumente terapeutice, există un potențial de efecte dăunătoare, precum și riscul de accident. Cercetarea este încă insuficientă; cu toate acestea, magneții din neodim par să aibă o mare promisiune atât în scopuri diagnostice, cât și terapeutice.

Neodimul este un element chimic care a fost descoperit în 1885. Acest element (numărul atomic 60) are o culoare metalică alb-argintiu și aparține grupului de lantanide, care este un subgrup de elemente ale pământului rar (numerele atomice 57-71) din tabel periodic și se oxidează rapid în aer. Lantanidele joacă roluri importante în noile dezvoltări tehnologice, precum turbine eoliene, vehicule electronice hibride și în industria de apărare.

În natură, neodimul nu există sub formă metalică sau sub formă mixtă cu alte lantanide, dar este rafinat pentru uz general și a fost exploatat în SUA, Brazilia, India, Australia, Sri Lanka și predominant în China.

Magneții de neodim-fier-bor au fost dezvoltați de General Motors și Hitachi în anii 1980. Deoarece oferă o forță magnetică ridicată chiar și în cantități mai mici, i sa acordat din ce în ce mai mult un rol mai important în fabricarea magneților permanenți puternici, compuși din elemente de pământ rar. În domeniul tehnologiei informației, magneții de neodim sunt utilizați în special pe unitățile de discuri, telefoanele mobile, sistemele video și audio ale televiziunii [1].

Magneții din neodim sunt, de asemenea, utilizați în mod obișnuit în separatoarele magnetice, filtre, ionizatoare, în producția de butoane on-off, sectorul de siguranță și sistemele de securitate. Producătorii de filtre de grăsime utilizează magneți de neodim în separatoarele de metal pentru a filtra mai eficient pulberea de fier în ulei. În plus, acestea sunt benefice în acoperirea mașinilor, a mașinilor cu copertină și în producerea centurilor magnetice pentru scule. Ele sunt, de asemenea, utilizate în agrafe pentru bijuterii, ecusoane de identificare și în producția de cărucioare pentru bebeluși care sunt atașate suporturilor prin magneți.

Sectorul sănătății este un alt domeniu în care magneții de neodim sunt încorporați în dispozitivele medicale, de exemplu în dispozitivele de imagistică prin rezonanță magnetică pentru a diagnostica și trata sindromul durerii cronice, artrita, vindecarea rănilor, insomnia, cefaleea și alte câteva boli datorită capacității lor de a genera o camp magnetic. O creștere a utilizării lor a fost observată în ultimul deceniu [2]. Se crede că acești magneți au un efect de întărire și, prin urmare, sunt numiți uneori „magneți magici”.

NASA folosește magneți de neodim pentru a menține tonusul muscular al astronauților în timpul zborurilor spațiale [2].

Magneții de neodim au forțe push-pull și au fost folosiți ca dispozitiv generator de mișcare în tratamentele ortodontice; distilarea molară și expansiunea palatină [3, 4].

S-a raportat că câmpul magnetic static stimulează formarea osoasă prin diferențiere sau activare osteoblastică [5, 6].

Cantitatea de magneți de neodim utilizată în toate aceste zone a crescut de la 1 tonă la 60.000 de tone între 1983 și 2007. Din 1990, China a predominat în exploatarea elementelor de pământuri rare. Exploatarea de elemente rare are diverse efecte asupra mediului, din cauza concentrației scăzute a acestor substanțe; prin urmare, multe țări au oprit exploatarea elementelor rare și aproape toate țările depind de importurile din China [1].

Efectele magneților de neodim asupra sănătății și utilizării medicale

Sistemul cardiovascular

Într-un studiu efectuat în 2004, s-a raportat că dopplerul cu laser reduce semnificativ fluxul sanguin și perfuzia de sânge a pielii (SBF) în degetele 2 și 4 ale mâinilor nedominante ale ambilor poli ai magnetului de neodim [7].

Un alt studiu a indicat că câmpurile magnetice de neodim crește microcirculația patului unghial, deși acest studiu a intrat în conflict cu alte studii [8].

S-a raportat că fluxul celulelor roșii din sânge în capilarele mușchilor scheletici expuși la câmpuri magnetice statice puternice a fost redus [9], microcirculația intra tumorală se caracterizează prin micro-vase tortuoase cu structuri haotice și flux de sânge neregulat instabil. Un studiu a raportat o scădere a fluxului sanguin și a densității vaselor de sânge în tumorile care au fost tratate folosind câmpuri magnetice statice. În același studiu, s-a arătat că la mușchii scheletici non-tumorali expuși la câmpuri magnetice statice, activarea și aderența trombocitelor au crescut [9]. Se crede că câmpul magnetic generat de magneții de neodim crește microcirculația, dar efectele asupra acesteia nu sunt cunoscute în mod clar.

Într-un studiu, un dispozitiv special a fost plasat chirurgical pe spatele șoarecilor de laborator. Magneții de neodim au fost atașați la dispozitiv într-un grup, iar platourile nemagnetice, de dimensiuni egale și aceeași greutate au fost atașate în celălalt grup. S-a demonstrat că diametrul arteriolei și venulei șoarecilor expuși câmpului magnetic static generat de magneții de neodim a fost considerabil redus [10].

Un alt studiu, realizat în 2015, în care venele portale ale câinilor au fost tăiate și reconstituite, anastomozele dintr-un grup au fost efectuate folosind suturi manuale tradiționale, iar celălalt grup a fost acoperind-o cu inele formate din magneți de neodim. În cel din urmă, recuperarea a durat un timp considerabil scurt, iar intima a fost mai lină și s-a format în mod regulat decât în prima [11].

Catetere de ablație bipolară, catetere de ablație unipolare și catetere bipolare cu magneți atașați la acestea au fost încercate în țesuturi groase și strânse, unde este greu să se creeze o leziune cu grosime completă ca în peretele ventricular stâng. Atât pasajul transmural, cât și grosimea leziunii formate de cateterul bipolar magnetizat s-au dovedit a fi mai mari decât altele [12].

Sistemul neuronal

Magneții pot fi utilizați pentru a genera câmpuri magnetice în cercetarea activității electrice neuronale. Efectul câmpurilor magnetice create folosind magneți de neodim asupra leziunilor neuronale a fost examinat într-un studiu în care au fost aplicați pe 17 voluntari sănătoși timp de 2 ore. Enolaza specifică neuronului, care este determinantul leziunilor neuronale și a nivelului sanguin S100, a fost studiată, testul efectuat pentru a măsura capacitatea mentală a arătat că parametrii testați pe cei 17 voluntari nu au fost afectați de câmpurile magnetice și de a genera un câmp magnetic cu magneți de neodim. pentru a fi în siguranță cu acești parametri [13].

Stimularea magnetică transcraniană recurentă (rTMS) este o metodă de tratament aprobată și eficientă pentru depresia majoră. TMS sincronizat (sTMS), care este forma modificată a rTMS, a fost, de asemenea, încercat pentru tratamentul acestuia. Un studiu realizat în 2014 a arătat că, în timp ce rata de apariție a pacienților care sufereau de depresie majoră și tratați cu sTMS a scăzut cu 48%, a scăzut cu 19% în grupul de control, iar această diferență a fost semnificativă statistic. Magneții de neodim sunt utilizați în TMS pentru a genera câmpuri magnetice și, spre deosebire de tratamentul electroconvulsiv pentru depresia majoră, TMS nu necesită anestezie [14]. Mai mult, un alt studiu realizat în 2015 a relevat utilizarea sTMS pentru a fi eficientă în tratamentul depresiei majore [15].