磁热疗用纳米材料的制备与磁热性质
发布时间：2022-01-15 02:19
磁性纳米材料被越来越多的应用于磁热疗中,但目前热疗温度的控制主要依赖于循环水冷却、调节交变磁场强度等方式,增加了临床治疗的难度和复杂性。居里温度为42-46℃的磁性纳米材料有望通过磁相变特性实现热疗温度的自动控制,然而目前应用于磁热疗临床试验的纳米材料多为Fe3O4或CoFe2O4纳米颗粒,居里温度高达几百摄氏度,无法应用于自控温磁热疗。研发能够自动控温的低居里温度磁性纳米材料是近年来磁热疗技术发展的新方向。本文利用Cr3+和Zn2+减弱CoFe2O4纳米颗粒次晶格间的超交换作用,从而大幅度降低了 CoFe2O4纳米颗粒的居里温度,磁热实验表明,制备的纳米颗粒可在42-46℃范围内自动控温;此外,为实现磁热疗与化疗药物的协同增敏作用,以制备的纳米颗粒为基础,研发了磁性碳纳米管和可注射磁性水凝胶两种可缓释化疗药物的新型磁性纳米材料,并研究其自控温性能与体外释药行为。主要研究内容如下:通过水热法在CoFe2O4中引入非磁性Cr3+,制备CoCrxFe2-xO4（0≤x≤1.2）纳米颗粒并研究Cr3+对磁学性质的调控机理。研究发现,Cr3+的引入降低了八面体B位的磁矩,A-B位间的超交换作用...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１磁感应热疗的基本原理??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ??
?磁热疗用纳米材料的制备与磁热性能???１．１．１磁感应产热机理??磁性材料在交变磁场下的产热方式与其尺寸相关。当尺寸在毫米级以上时，磁性材??料的产热方式主要为涡流损耗和磁滞损耗［１（）＿１２］；当尺寸在几十纳米到几百微米时，磁性??材料的产热方式主要为磁滞损耗｜１３１；当尺寸在十纳米以Ｆ时，磁性材料的产热方式主要??为弛豫损耗１１４？］。??（１）涡流损耗??在交变磁场作用下，磁性材料内部的磁通量会发生变化。由电磁感应定律可知，这??种磁通量的变化会在磁性材料内部形成感应电流，也被称为涡流。涡流克服磁通量变化??做功所产生的能量损耗即为涡流损耗［１］。??（２）磁滞损耗??在交变磁场作用下，磁性材料内部会发生磁畴畴壁的不可逆移动和磁矩的不可逆转??动，所以磁感应强度的变化与外加交变磁场的变化并不是同步的，而是具有一定的滞后??性，即磁滞效应。磁化曲线在交变磁场下呈现闭合的状态，即磁滞回线，如图１．２所示。??磁滞效应带来的能量损耗与磁滞回线所围成的面积成正比［１７，?１８］，能量损耗功率八可由??公式１．１得到［１９］，??Ｐｈ＝Ｍｌ、ｆ＼）ＨｄＭ?（１．１）??式中，抑为真空磁导率，／为磁场频率，／／为磁场强度，Ｍ为磁化强度。??Ｍ??Ｍ????图１．２磁性材料的磁滞回线??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??－２?－??
?磁热疗用纳米材料的制备与磁热性能???性。随后，清华大学联合福建省肿瘤医院和湖南省肿瘤医院｜３３＿３５］进行了?４例磁感应热疗??临床实验，为我国磁热疗技术的发展开辟了道路。??－＝：丨，…【??冬．ｉｚ?？??图１．３?Ｍａｇｆｏｒｃｅ公司研发的ＭＦＨ３００Ｆ型磁感应热疗机｜２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＭＦＨ３００Ｆ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ?ｂｙ?Ｍａｇｆｏｒｃｅ?ｃｏｍｐａｎｙ??１．２磁热疗用纳米材料的研究进展??磁性材料是影响磁热疗效果的关键因素，现阶段应用于磁热疗研宄的磁性材料主要??有铁磁热籽（图１．４ａ）和磁性纳米材料（图１．４ｂ）。相比于需要手术植入的铁磁热籽，??磁性纳米材料不仅能够通过注射的方式植入治疗靶区，减小治疗创面还可以负载化??疗药物，实现磁热疗与化疗的协同增敏效果［３７＿３９］。因此，磁热疗用纳米材料的研发是目??前的研宂重点。近年来关于磁热疗用纳米材料的研宄多集中在磁性纳米颗粒、磁性碳纳??米管和磁性水凝胶等方面。??ａ?職?＊?ｂ??ｒ口?Ｍ?泡??Ｍｄ＇２?＇?■??＇１??＊ｖｉ??５?ｍｍ?綱酬????－－－－－?一―赛乂－彩．??????ｗｍ?Ｍｍｍｒ＇—雜梦?Ｉ???图１．４用于磁热疗研究的铁磁热籽（ａ）和磁性纳米材料（ｂ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅｒｍｏｓｅｅｄｓ?（ａ）?ａｎｄ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?（ｂ）?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同剂量微波治疗对骨折术后钛合金植入物毗邻组织的影响（英文）[J]. 王刚,徐义明,叶冬梅,付腾飞,邹玉珍,冯宪煊,白跃宏. 中国组织工程研究. 2018(07)
[2]多重物理交联强韧凝胶的合成及其油气封堵性能[J]. 王涛,陶媛,刘小军,贺永殿,李论,徐昆. 石油化工. 2018(01)
[3]射频热疗联合化疗治疗恶性消化道肿瘤的疗效和安全性探讨[J]. 赵胜男,夏兴洲,司远方,吴诗文,李金丽. 中国临床新医学. 2017(12)
[4]电脑提花圆机用电磁式选针电磁铁的研究[J]. 卢怡,徐刚,居伟骏,华强,卢达. 针织工业. 2017(03)
[5]口腔颌面部恶性肿瘤超声热疗护理方法及研究[J]. 刘苗苗,张宏,段敏凡,周罗. 全科口腔医学电子杂志. 2017(01)
[6]磁流体肿瘤热疗中超声无损测温技术的研究进展[J]. 张亚萍,李康,张秀敏. 北京生物医学工程. 2016(03)
[7]壳聚糖温敏水凝胶的质-构关系及研究进展[J]. 孔明,程晓杰,陈西广. 功能材料. 2014(08)
[8]载药磁性复合微球用于HT-1080细胞的磁感应热化疗[J]. 庞瑞,赵凌云,李景丁莎,魏兰镔,胡妍文,唐劲天. 现代肿瘤医学. 2013(12)
[9]温度敏感性药物载体及其在肿瘤热化疗中的应用[J]. 屈阳,李建波,任杰. 化学进展. 2013(05)
[10]磁感应热疗治疗肿瘤研究进展和临床试验[J]. 王宇瀛,赵凌云,王晓文,王旭飞,张晓冬,高福平,唐劲天. 科技导报. 2010(20)
博士论文
[1]温度敏感性PLGA-PEG-PLGA水凝胶包载化疗药物用于骨肉瘤原位治疗的研究[D]. 杨芝明.吉林大学 2018
[2]尖晶石型铁氧体的结构形貌调控与表面功能化[D]. 布和巴特尔.黑龙江大学 2013
[3]碳纳米管作为生物支架和胞内给药载体材料的研究[D]. 张晓科.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]磁感应热疗中温度场分布的数值模拟[D]. 张丽敏.大连理工大学 2017
[2]聚乙烯醇化学水凝胶中不同状态水含量的分子动力学研究[D]. 蒋旭.华南理工大学 2017
[3]核壳结构铁酸盐纳米立方块的制备及其靶向磁热疗与化疗协同治疗研究[D]. 王力.上海师范大学 2015
本文编号：3589699
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１磁感应热疗的基本原理??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ??
?磁热疗用纳米材料的制备与磁热性能???１．１．１磁感应产热机理??磁性材料在交变磁场下的产热方式与其尺寸相关。当尺寸在毫米级以上时，磁性材??料的产热方式主要为涡流损耗和磁滞损耗［１（）＿１２］；当尺寸在几十纳米到几百微米时，磁性??材料的产热方式主要为磁滞损耗｜１３１；当尺寸在十纳米以Ｆ时，磁性材料的产热方式主要??为弛豫损耗１１４？］。??（１）涡流损耗??在交变磁场作用下，磁性材料内部的磁通量会发生变化。由电磁感应定律可知，这??种磁通量的变化会在磁性材料内部形成感应电流，也被称为涡流。涡流克服磁通量变化??做功所产生的能量损耗即为涡流损耗［１］。??（２）磁滞损耗??在交变磁场作用下，磁性材料内部会发生磁畴畴壁的不可逆移动和磁矩的不可逆转??动，所以磁感应强度的变化与外加交变磁场的变化并不是同步的，而是具有一定的滞后??性，即磁滞效应。磁化曲线在交变磁场下呈现闭合的状态，即磁滞回线，如图１．２所示。??磁滞效应带来的能量损耗与磁滞回线所围成的面积成正比［１７，?１８］，能量损耗功率八可由??公式１．１得到［１９］，??Ｐｈ＝Ｍｌ、ｆ＼）ＨｄＭ?（１．１）??式中，抑为真空磁导率，／为磁场频率，／／为磁场强度，Ｍ为磁化强度。??Ｍ??Ｍ????图１．２磁性材料的磁滞回线??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??－２?－??
?磁热疗用纳米材料的制备与磁热性能???性。随后，清华大学联合福建省肿瘤医院和湖南省肿瘤医院｜３３＿３５］进行了?４例磁感应热疗??临床实验，为我国磁热疗技术的发展开辟了道路。??－＝：丨，…【??冬．ｉｚ?？??图１．３?Ｍａｇｆｏｒｃｅ公司研发的ＭＦＨ３００Ｆ型磁感应热疗机｜２１］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＭＦＨ３００Ｆ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ?ｂｙ?Ｍａｇｆｏｒｃｅ?ｃｏｍｐａｎｙ??１．２磁热疗用纳米材料的研究进展??磁性材料是影响磁热疗效果的关键因素，现阶段应用于磁热疗研宄的磁性材料主要??有铁磁热籽（图１．４ａ）和磁性纳米材料（图１．４ｂ）。相比于需要手术植入的铁磁热籽，??磁性纳米材料不仅能够通过注射的方式植入治疗靶区，减小治疗创面还可以负载化??疗药物，实现磁热疗与化疗的协同增敏效果［３７＿３９］。因此，磁热疗用纳米材料的研发是目??前的研宂重点。近年来关于磁热疗用纳米材料的研宄多集中在磁性纳米颗粒、磁性碳纳??米管和磁性水凝胶等方面。??ａ?職?＊?ｂ??ｒ口?Ｍ?泡??Ｍｄ＇２?＇?■??＇１??＊ｖｉ??５?ｍｍ?綱酬????－－－－－?一―赛乂－彩．??????ｗｍ?Ｍｍｍｒ＇—雜梦?Ｉ???图１．４用于磁热疗研究的铁磁热籽（ａ）和磁性纳米材料（ｂ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅｒｍｏｓｅｅｄｓ?（ａ）?ａｎｄ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ?（ｂ）?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同剂量微波治疗对骨折术后钛合金植入物毗邻组织的影响（英文）[J]. 王刚,徐义明,叶冬梅,付腾飞,邹玉珍,冯宪煊,白跃宏. 中国组织工程研究. 2018(07)
[2]多重物理交联强韧凝胶的合成及其油气封堵性能[J]. 王涛,陶媛,刘小军,贺永殿,李论,徐昆. 石油化工. 2018(01)
[3]射频热疗联合化疗治疗恶性消化道肿瘤的疗效和安全性探讨[J]. 赵胜男,夏兴洲,司远方,吴诗文,李金丽. 中国临床新医学. 2017(12)
[4]电脑提花圆机用电磁式选针电磁铁的研究[J]. 卢怡,徐刚,居伟骏,华强,卢达. 针织工业. 2017(03)
[5]口腔颌面部恶性肿瘤超声热疗护理方法及研究[J]. 刘苗苗,张宏,段敏凡,周罗. 全科口腔医学电子杂志. 2017(01)
[6]磁流体肿瘤热疗中超声无损测温技术的研究进展[J]. 张亚萍,李康,张秀敏. 北京生物医学工程. 2016(03)
[7]壳聚糖温敏水凝胶的质-构关系及研究进展[J]. 孔明,程晓杰,陈西广. 功能材料. 2014(08)
[8]载药磁性复合微球用于HT-1080细胞的磁感应热化疗[J]. 庞瑞,赵凌云,李景丁莎,魏兰镔,胡妍文,唐劲天. 现代肿瘤医学. 2013(12)
[9]温度敏感性药物载体及其在肿瘤热化疗中的应用[J]. 屈阳,李建波,任杰. 化学进展. 2013(05)
[10]磁感应热疗治疗肿瘤研究进展和临床试验[J]. 王宇瀛,赵凌云,王晓文,王旭飞,张晓冬,高福平,唐劲天. 科技导报. 2010(20)
博士论文
[1]温度敏感性PLGA-PEG-PLGA水凝胶包载化疗药物用于骨肉瘤原位治疗的研究[D]. 杨芝明.吉林大学 2018
[2]尖晶石型铁氧体的结构形貌调控与表面功能化[D]. 布和巴特尔.黑龙江大学 2013
[3]碳纳米管作为生物支架和胞内给药载体材料的研究[D]. 张晓科.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]磁感应热疗中温度场分布的数值模拟[D]. 张丽敏.大连理工大学 2017
[2]聚乙烯醇化学水凝胶中不同状态水含量的分子动力学研究[D]. 蒋旭.华南理工大学 2017
[3]核壳结构铁酸盐纳米立方块的制备及其靶向磁热疗与化疗协同治疗研究[D]. 王力.上海师范大学 2015
本文编号：3589699
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