超順磁納米γ-Fe2O3材料的磁熱特性研究.pdf

1、腫瘤治療的方法隨著醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)展而層出不窮,但是目前治療腫瘤的主要手段依然是手術(shù)、放療還有化療。物理醫(yī)學(xué)以及醫(yī)學(xué)影像學(xué)的研究發(fā)展,致使物理治療逐漸成為醫(yī)學(xué)工程研究的熱點(diǎn),其中熱療即為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。將靶區(qū)溫度加熱至41~46℃熱損傷腫瘤細(xì)胞的方法稱為腫瘤熱療;將靶區(qū)溫度加熱至56℃以上治療腫瘤的方法稱為熱消融或者熱切除腫瘤法。目前常用的射頻、激光、聚焦超聲、全身熱療、隔離灌注等熱療方法,因?yàn)槠鋵?duì)腫瘤的靶向能力差,容易導(dǎo)致腫

2、瘤臨近正常組織受到損傷,而限制了他們的臨床應(yīng)用范圍。磁介導(dǎo)熱療(MegneticMediatedHyperthermia,MMH)因其具有較強(qiáng)的靶向性,可在體外交變磁場(chǎng)通過磁滯現(xiàn)象或誘導(dǎo)渦流等致使進(jìn)入腫瘤病灶局部的磁性粒子或磁種產(chǎn)熱,磁性材料將熱傳導(dǎo)給癌細(xì)胞而不損傷鄰近正常組織的優(yōu)點(diǎn),成為非常具有前景的新一代腫瘤熱療方法之一。
　　MMH的概念于1957年首先由Gilchrist等描述,需要解決的關(guān)鍵因素包含以下兩個(gè):一個(gè)是高產(chǎn)熱

3、效率的磁性材料,一個(gè)是適用于臨床且對(duì)人體無損害的磁場(chǎng)發(fā)生設(shè)備。在熱療技術(shù)中,磁性納米材料因?yàn)榫哂衅者m性、高特征吸收率(吸收率是指投射到物體上而被吸收的熱輻射能與投射到物體上的總熱輻射能之比)等特點(diǎn),受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。但是由于磁性納米粒子材料的腫瘤靶向特異性不是很穩(wěn)定,所以限制了磁介導(dǎo)熱療的臨床廣泛應(yīng)用。以往的研究發(fā)現(xiàn)光敏劑卟啉衍生物具有很好的腫瘤親和性,因此可以利用卟啉衍生物對(duì)腫瘤組織的親和力從而將卟啉衍生物作為表面修飾,包埋超順磁

4、性納米粒子,輸運(yùn)到達(dá)腫瘤組織并與之結(jié)合,在適宜的外交變磁場(chǎng)的反復(fù)磁化下,產(chǎn)生磁滯效應(yīng)等而發(fā)熱,并將熱傳遞給腫瘤細(xì)胞,從而達(dá)到高溫滅活腫瘤細(xì)胞、組織的目的。本文從實(shí)驗(yàn)用磁場(chǎng)發(fā)生裝置的研制、實(shí)驗(yàn)用納米粒子的研制、納米材料磁熱特性三方面進(jìn)行了探討性研究,為今后的卟啉包裹體超順磁性納米材料磁滯熱療腫瘤技術(shù)方法研究提供了有力的支持。
　　首先本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研制了磁滯熱療腫瘤用磁場(chǎng)發(fā)生裝置。目的是設(shè)計(jì)一種磁感應(yīng)熱療用交變磁場(chǎng)發(fā)生裝置適合于實(shí)驗(yàn)室研

5、究使用,驗(yàn)證理論激發(fā)磁場(chǎng)參量值的正確性。所采用的電路設(shè)計(jì)制作方法為,以555時(shí)基芯片作為核心,利用RC振蕩電路轉(zhuǎn)換為正弦波信號(hào),加入放大器進(jìn)行電流放大,外接密繞線圈,從而產(chǎn)生所需磁場(chǎng)用于實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)結(jié)果表明該裝置可產(chǎn)生50-150kHz的正弦波形磁場(chǎng),可使微量納米磁性粒子集合體產(chǎn)熱。該磁場(chǎng)發(fā)生裝置成本低,精度高,性能穩(wěn)定,參數(shù)調(diào)整方便,為在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做磁熱療腫瘤基礎(chǔ)探究提供必要的手段。
　　其次本實(shí)驗(yàn)對(duì)納米粒子Fe2O3的制備方法

6、進(jìn)行了研究比較,目的是通過固相研磨、化學(xué)加熱沉淀以及均勻沉淀三種不同方法制備納米氧化鐵粒子Fe2O3,從中選擇具有超順磁性特質(zhì)的納米粒子晶型,為在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行藥物包被,制作磁滯熱療腫瘤用納米材料做前期準(zhǔn)備,并對(duì)制備方法從制備時(shí)間、粒子粒度以及純度等方面進(jìn)行比較。本實(shí)驗(yàn)采用的方法為,利用化學(xué)分析純級(jí)別的氯化鐵FeCl3·6H2O、氯化亞鐵FeCl2·4H2O、氫氧化鈉NaOH、硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O等作為初始原料,分別采用固相研

7、磨法、化學(xué)加熱沉淀法以及均勻沉淀法制備出磁性納米粒子,利用XRD比較粒子晶型,選出超順磁性納米粒子(γ-Fe2O3),并通過場(chǎng)掃描電子顯微鏡觀察粒徑等特質(zhì)。最后的結(jié)果表明,固相研磨法可能會(huì)使粒子晶格畸變、團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重,化學(xué)加熱沉淀法所得粒子粒徑好、但是受影響因素較多,前二者生成γ-Fe2O3;均勻沉淀法可以調(diào)節(jié)納米粒子核形成速率、粒徑大小可以控制,生成α-Fe2O3。因此通過比較分析,得出結(jié)論,化學(xué)沉淀法操作簡單適合于實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)用超

8、順磁性納米粒子(γ-Fe2O3)。
　　最后本實(shí)驗(yàn)對(duì)表面改性后的γ-Fe2O3在交變磁場(chǎng)中的產(chǎn)熱進(jìn)行了初步探究。利用的方法為,取15mg表面改性的γ-Fe2O3制成75μl流體分別放在同一交變磁場(chǎng)發(fā)生裝置內(nèi)的10A、20A、30A的不同設(shè)定電流下,觀察磁納米粒子是否發(fā)熱,觀察同一交變磁場(chǎng)輸出不同電流時(shí)對(duì)納米粒子的發(fā)熱影響。結(jié)果表明改性后的超順磁納米粒子在交變磁場(chǎng)中的溫升達(dá)到平穩(wěn)前與時(shí)間具有一定的相關(guān)性。據(jù)此可以得出結(jié)論,表面改性后

9、的超順磁納米粒子在交變磁場(chǎng)作用下可發(fā)熱,且可以通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生磁場(chǎng)的設(shè)定電流來進(jìn)行溫度調(diào)控。
　　本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性的提出了磁動(dòng)力學(xué)療法(MDT,Magneticdynamictherapy),可作為一種腫瘤治療的新材料與新方法。用具有腫瘤靶向特性的光敏劑材料包裹納米超順磁性物質(zhì)作為靶向藥物植入體內(nèi)并在腫瘤組織中蓄積,在外交變磁場(chǎng)的激發(fā)作用下可以引起超順磁性物質(zhì)反復(fù)磁化發(fā)熱并導(dǎo)致腫瘤組織的溫度升高,產(chǎn)生對(duì)腫瘤的磁熱療作用。該方法也可以稱為腫