Les mesures d'hyperthermie in vitro consistent à placer une solution colloïdale de nanoparticules dans un calorimètre et dans un champ magnétique haute-fréquence, et à mesurer l'élévation de température. À partir de la masse de nanoparticules et de la capacité calorifique de la solution colloïdale, on déduit la valeur du SAR des nanoparticules.
Les expériences d'hyperthermie se font à un champ magnétique d'environ 100 kHz et 20 mT. Deux méthodes peuvent être utilisées pour produire un champ magnétique haute-fréquence : utiliser une bobine ou utiliser un électro-aimant. Pour la bobine, la méthode la plus simple consiste à utiliser un four à induction, qui utilise précisément un champ magnétique haute-fréquence pour chauffer des matériaux. Les fours à induction sont cependant le plus souvent conçus pour travailler à une seule fréquence et nécessitent un système de refroidissement à l'eau. Il est aussi possible de concevoir des électroaimants ou des bobines pouvant travailler à différentes fréquences à conditions d'utiliser des condensateurs variables. Il est aussi possible de se passer d'un système de refroidissement à eau à condition de concevoir des bobines ou des électroaimants à base de fil de Litz.
Un thermomètre à résistance de platine ou une thermistance s'auto-échauffe dans un champ magnétique haute-fréquence, ce qui conduit à de mauvaises mesures de température. En hyperthermie, on peut mesurer convenablement la température à l'aide d'un thermomètre à alcool ou d'un thermomètre à fibre optique.
Un ferrofluide chauffé par un champ magnétique extérieur est sujet à des phénomènes de convection, ce qui entraine une inhomogénéité de la température dans le calorimètre. Mélanger la solution colloïdale à la fin d'une mesure ou utiliser plusieurs sondes dans un même calorimètre peut permettre une mesure juste de la température .
À faible champ magnétique, le cycle d'hystérésis est un cycle de Rayleigh. Dans ce cas, l'aire du cycle est
Les expériences ex vivo en hyperthermie nécessitent de faire absorber des nanoparticules magnétiques à des cellules tumorales, à les placer dans un champ magnétique alternatif, et à tester leur taux de survie par rapport à des cellules qui subissent le même traitement mais n'absorbent pas de nanoparticules.
Les nanoparticules les plus utilisées en hyperthermie sont les nanoparticules d'oxydes de fer (magnétite et maghémite). Des particules similaires sont utilisées en tant qu'agents de contraste en imagerie par résonance magnétique (IRM). Elles sont dans ce contexte appelées SPION, pour "Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles". L'intérêt principal de ces nanoparticules est leur biocompatibilité et leur résistance à l'oxidation. Les nanoparticles présentant les aires A les plus élevées sont pour l'instant des particules synthétisées par des bactéries magnétotactiques, avec A = 2.3 mJ/g. Des nanoparticules synthétisées par voie chimiques atteignent A = 1.5 mJ/g.
L'aimantation plus élevée des nanoparticules métalliques de Fe, Co ou FeCo par rapport aux oxydes de fer permet d'accroitre les valeurs de SAR qui peuvent être atteintes en hyperthermie. Il a été mesuré A = 1.5 mJ/g dans des particules de FeCo, A = 3.25 mJ/g dans des nanoparticules de Co et A = 5.6 mJ/g dans des nanoparticules de Fer. Le principal problème avec les nanoparticules métalliques concerne leur protection contre l'oxydation et leur éventuelle toxicité.