Evaluación teórica del efecto de la viscosidad sobre la disipación de potencia en hipertermia magnética aplicada a ferrofluidos agua/Fe3O4

Resumen

El calentamiento por inducción magnética es ampliamente utilizado en la industria para diversos procesos, como calentamiento de fluidos y fundición, forja y aplicación de tratamientos térmicos a metales. En los últimos años, ha surgido un nuevo campo de investigación relacionado con el calentamiento de ferrofluidos mediante inducción magnética, impulsado por el desarrollo de nanomateriales. Una de las aplicaciones principales de esta técnica es la hipertermia, que se utiliza como tratamiento complementario a la quimioterapia/radioterapia para ciertos tipos de cáncer. La hipertermia consiste en elevar la temperatura corporal para provocar la muerte de células malignas, ya que son sensibles a las condiciones térmicas. Si bien existen otras técnicas para la aplicación de la hipertermia, el calentamiento de ferrofluidos por inducción magnética ha mostrado una distribución más uniforme de temperatura, lo cual soluciona parcialmente las limitaciones existentes. Sin embargo, debido a múltiples factores que intervienen en el proceso, como las propiedades del campo magnético, las características del ferrofluido y las condiciones de aplicación, es difícil predecir cómo se disipa la potencia en función del tiempo. Esta investigación utiliza modelos analíticos para estudiar cómo las variaciones temporales de la temperatura afectan la viscosidad del medio continuo y, por ende, la potencia disipada durante el calentamiento por inducción magnética aplicado a ferrofluidos agua/magnetita (Fe₃O₄). Se emplean las ecuaciones de Rosensweig y el comportamiento de la viscosidad del agua en función de la temperatura para evaluar la potencia disipada en diferentes formulaciones de ferrofluidos a diferentes temperaturas de interés. Los resultados muestran cambios de 23,3% en los indicadores de generación de calor localizado para una distribución de tamaño medio de partícula de 10 nm. Estos hallazgos contribuirán al entendimiento de cómo los parámetros específicos de la formulación de los ferrofluidos influyen en el calentamiento por inducción magnética, lo que permitirá predecir el comportamiento de la temperatura en la aplicación de la hipertermia magnética para el tratamiento de tumores.