热疗用磁流体的热磁稳定性研究

配制 摩 尔 比 ２ １的 ＦＣ ＦＣ 合 溶 液 ， ： ｅ １与 ｅ１混 加 入适 量 浓氨 水 ， ８ 在 ０℃水 浴温度 下 ， 快速 搅拌 ， 应 反 ３ ｉ 到纳 米磁 性 颗 粒 ． ０ｍｎ得 经蒸 馏 水 清 洗 后 超 声 波
收 稿 日期 ： ０ １０ —７ ２ １ —３ １
比， 其特 征峰 位置 和强 度基本 相 同 ， 明 了反应 后 的 说 纳米 颗粒 是 具 尖 晶石 结 构 的纯 Ｆ ， 包 裹 环 糊 精 ｅＯ ， 并没 有 改变 Ｆ 的结 构 ， 品 感 应 加 热 的 产 热 介 ｅＯ 样 质 主要是 Ｆ 颗粒 … ． ｅＯ
浴锅 （ 上海仪表供销公司） Ｔ Ｌ０ ，Ｇ ２ Ｍ型离心机 （ 长沙 骏逸 实 验 仪 器 有 限 公 司 ） Ｋ ３０ Ｅ 型超 声 波 清洗 ，Ｑ２０ 器 （ 山市 超 声 仪 器 有 限公 司 ） Ｓ 一５高 频 感 应 加 昆 ，Ｐ １ 热设 备 （ 深圳 市 双平 电 源技 术 有 限公 司 ） 实 验 用试 ． 剂有 ： 析 纯 Ｆ Ｃ ４ Ｆ Ｃ ６ 质 量 浓 度 分 ｅ １ ・ Ｈ Ｏ、 ｅ Ｉ・ Ｈ Ｏ、 ２ ％ 的氨水 和 Ｂ 环糊 精 ， ５ 一 实验 用水 均为 蒸馏 水 ．
本论 文 采用 “ 步 法 ” 备水 基 磁 流 体 ， 二 制 即先 用
化学 共 沉淀 法合 成纳 米 Ｆ 磁性 颗粒 再进 行 Ｂ环 ｅＯ 一 糊精 改性 。 实 验 用 仪 器 有 ： Ｇ Ｉ． ． ＨＳ ． ２型 恒 温 水 Ｂ
２ 结 果 与 讨 论
环糊 精改 性 Ｆ， 磁性 颗粒 的 ｘ射 线衍 射 图如 ｅＯ 图 １ 示 ． 过 与 Ｆ 准 Ｐ Ｆ卡 片 （９０９ ） 所 通 ｅＯ 标 Ｄ ８ —６ １ 对
中图 分 类 号 ： Ｑ ８ ． Ｔ ５６ １ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０７７６ （０ ）３０ ６ ４ １０ ．１２ ２ １ ０ ．０ ２ ０ １
肿瘤 热疗 中磁 场加 热 肿瘤疗 法 由于 其对 肿 瘤加 热均 匀 ， 可实 现组 织 内靶 向热疗 ， 同时也 不受 肿 瘤体 积和 部位 的影 响 ， 在热 疗领 域具 有 良好 的应 用前 景 ，
广
东
工
业
大
学
学
报
第２ ８卷
度上提高磁性能与重量 的比值 ， 综合后 的结果导致
磁 饱和 强度 有所 上 升 ． 实 际 医学 磁 热 疗 应 用 上磁 在 流 体需 加热 到 ４ １～４ ６℃ ， 以 总 的 趋 势 加 热后 所
通讯作者 ： 张
伟， ， 男 副教授 ， 硕士生导师 ，Ｅｍａ ：ｅｚ５ ＠ｇ ｕ．ｄ ． ｎ — ｉ ｗ ｉ ５ ｄｔｅ ｕ ｃ ｌ ｈ
第 ３期
袁子龙 ， ：热疗用磁流体的热磁稳定性研究 等
６ ３
线． 分析 图 ２可得 到 ：３ 【以下 的重量 损 失 百分 比 １ ９ｃ ＝
一
选 用 ５组样 品 （ 中 Ｃ 其 Ｄ为 环糊 精改 性磁 流体 ， ｎｋｄ为未 改 性 裸 磁 磁 流 体 ， 别 测 量 磁 流 体 的饱 ａｅ 分 和磁化 强度 ） 高 频 感 应 加 热 条 件 的 升 温 情 况 （ 在 室
在这 个领 域 的研 究 日渐 增 多 ¨ 由 于 纳 米 磁 性 材 ４． Ｊ 料参 与肿 瘤热 疗 的优 越 性 ， 治 疗 方 法 １ 受 到重 其 ３益
制成 水基 纳米 Ｆ 性 颗粒 溶 胶 ， 一 定 体 积 的 ｅＯ 磁 取 溶胶 在 ９ ０℃下 真空 干 燥 制 得 纳米 Ｆ 磁 性 颗粒 ｅＯ 作为 测试 样 品． 取 一 定 体 积 的溶 胶 ， 节 体 系 ｐ 再 调 Ｈ 值后 ， 一 定 比例 关 系缓 慢 均 匀 加 入 Ｂ环 糊 精 ， 按 一 于 ８ ０℃水浴 中连续搅 拌反 应 ３ ｎ制 得磁 流体 ； 流 ０ｍｉ 磁 体经 蒸馏水 清 洗 、 声 波分散 、 心处 理后 得 到最终 超 离 的磁 流体 ， 在 ９ 并 Ｏ℃下 真空 干燥得 稳定 均匀 的纳 米 磁性 颗 粒 ， 存 在 冰 箱 中． ５种 磁 流体 置 于试 管 储 取 中， 分别 置于 振荡 频率 为 ５ Ｈ ０ｋ ｚ且输 出 电流 ４０Ａ ５ 的高 频磁感 应 加热 器线 圈上 加热 、 测温 ， 录磁 流体 记 的升 温情 况 ， 对 加 热 前 后 的 磁 流体 的磁 性 能 进 行 并 分析 ．
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般为 ２３ ％ ， ．６ 为水分 的损失 ；４ — ０ １０ ７ ０℃ 的重 量
损失 则 为 改 性 层 环 糊 精 的 损 失 ， 分 比 大 概 为 百 ｌ．７ ， 下 的 ８ ．７％ 为 Ｆ 磁 核 ， 算 可 得 ０６ ％ 剩 ７０ ｅＯ 计 环糊 精 同磁核 Ｆ 的质 量 比大概 为 ０ １ ： ． 以 ｅＯ ．２ １可 确认 环糊 精确 实 已包 覆在 Ｆ 颗 粒 表 面 ， 可 说 ｅＯ 亦 明磁性 颗粒 是在 裸磁 Ｆ 面包 裹有 环 糊精 而 形 ｅＯ 表 成 的核 壳结 构 ． 用 扫描 电镜 观察 环糊 精改性 后 Ｆ 磁性 晶粒 ｅＯ
热过程中 Ｆ ｅＯ 的氧化所造成 的磁损失． 但对于磁
饱 和 强度最 好 的样 品而 言加热 后 的磁饱 和强 度反 而
比加热前的磁饱和强度要大一点． 这主要是 因样 品 高频感应加热时升温 的最高温度相对较低 ， 磁性颗
图 ３ 环糊精改性磁流体 中颗粒 的扫描 电镜 图
粒氧化部分较少 ， 但加热过程有水分的挥发 ， 一定程
吕
图 ２ 环糊精改性制备 出的磁性颗粒的 Ｔ Ｇ图
度． 这是因为磁流体在交变磁场 的加热下有部分磁
粒子 氧化 了 ， 再具 有磁 性 ， 就使 得磁 流体 中磁 性 不 这
颗粒 量减 少 而导 致 磁饱 和强 度 降 低 了． 近磁 性 的 相
Ｃ Ｄ改性 磁流 体磁 损失 略低 于裸磁 磁 流体 的磁损 失 ， 是 由于其 升温 的最 高温 度 低 于 后 者 ， 同时 由于环 糊 精 的包裹 阻碍 了氧 与二 价 铁 的反应 ， 而 降低 了加 从
１ ２ 样 品测试 ．
视 ． 现 磁 流 体 热 疗 （ ｇｅｃＦｕｄＨ ｐｒ ｅｍａ 实 Ｍａｎｔ ｌｉ ｙｅｔ ｒｉ） ｉ ｈ 的技 术之 一是 研 制适用 于热疗 的磁 流体 Ｊ本 文制 ． 备 了 ｐ环糊 精 （ 一 简称 Ｃ 包 裹纳 米 Ｆ， 磁 性 颗粒 Ｄ） ｅＯ 作 为产热 介质 Ｊ对 其 分 散 在 载 液 水 中的 磁 流体 在 ，
看 出磁饱 和强 度越 大 的磁流体 升 温速度 与达 到 的最
裸 大小 ， 依据磁流体的扫描 电镜照片 （ 图 ３ 按标 尺 高温 度也 随着 增 大 ， 磁 磁 流体 加 热 最 高 温度 达 到 见 ） ３℃． 见 高频感 应加 热升 温速 率 与磁 流 体 磁饱 和 可 的量度 颗粒 的粒 径 约 为 ５ ｍ， 中部 分 颗 粒 呈 现 ６ ０ｎ 图 未 Ｊ ｎｋ ｄ 磁 团聚现 象 ， 由于制样过程 中样品没有分散 均匀 的缘 强度 有直 接 关 系 Ｍ ， 改 性 裸 磁 （ ａｅ ） 流 体 是 Ｄ磁流体 ， 近磁 性 的 Ｃ 相 Ｄ改性 磁 故 ． 用共沉淀法制 备 的未改 性 Ｆ 粒 的粒径 约 的升 温速率 高 于 Ｃ 采 ｅＯ 颗 这是 由包 覆 为 ８ｎ ｌ 故改性 后 Ｆ 包覆 的环糊 精 厚度 大 约 流体 升温 速率 低 于裸 磁 磁 流 体 的速 率 ， ｍ【 引， ｅＯ ２ ｍ左 右 ， 核 表 面确 实 包裹 有 环 糊精 ， 糊 精 的 １ｎ 磁 环 环糊 精 的热 容 以及 散 热 过 程 共 同作 用 的结 果 ． 由于 实际应 用 中升 温最高 温度 不 宜超 过５ ０℃ ， 以对 磁 所
在 高频感 应加 热过 程 中对样 品磁性 能 的影 响 因
军
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素很多 ， 如升温 的温度 、 材料 的结 构 以及组成变 化 等， 将图 ４中的 ５ 组磁流体分别测量其感应加热后
磁 流体 的饱 和磁 化 强度 ， 应 加热 前 后 磁 流 体磁 性 感 数 据见 图 ５ 从 图 ５ 饱 和 磁 化 强度 相 近 的两个 样 品 ． （ 的测 试 曲线 发 生 了重 合 ） 以看 出 ， 流 体 在 交 变 可 磁 磁场 下升 温后 的磁饱 和 强度低 于 升温前 的磁 饱 和强
摘要 ： 采用两步法制备 了环糊精 （３Ｃ ｅ ｄｘｒ ） ｔ ｙｌ ｅｔｎ 改性纳 米 四氧 化三铁 （ ｅＯ ） 流体． － ｏ ｉ Ｆ 磁 通过在 交变磁 场下感 应加 热对其磁热稳定性进行 了研 究 ， 交变 磁 场下 加 热后 悬 浮裸 磁颗 粒 或改 性颗 粒 的磁 性 液体 最高 升 温分 别达 到 在 ６ ３℃和 ５ ３℃ ， 感应加 热实验结果表明所制磁流体可用 于肿瘤 的热疗研 究． 关键词 ： 磁流体 ； 热效 应 ； 表面改性 ； 热磁稳定性
热疗 用磁 流 体 的热磁 稳 定 性研 究
袁子龙 张 ， 伟 赵 韦人 唐露新 盛 霞 谢 民强 ， ， ， ，
（ 广东工业大学 １物理与光 电工程 学院 ，． ． ２ 信息工程学 院 ， 广东 广州 ５０ ０ ；．南方医科大学 珠江 医院 ， １０ ６３ 广东 广州 ５ ０ ） １５ ５ １
温为 ３ ０℃ ， 率 ５ Ｈ ， 热 电流 ４０Ａ， 频 ０ｋ ｚ加 ５ 升温 时 间
１ ｉ ） 所 得升 温 曲线 如 图 ４所 示 ． ４ 中右侧 饱 ５ｍ ｎ ， 图
和磁 化 强度数 值 为 感 应加 热前 数 据 ， 过 对 两类 磁 通
流体 的升温速率 以及最高温度 的分析 ， 图中可以 从
用热 失重 Ｔ 通 Ｎ ，０￣／ ｎ 测 定 环糊 精 的 Ｇ（ １ ｍｉ） 吸 附含量 。 图 ２ 中 １是 失 重 曲 线 ， ． ２为 差 热 曲
基金项 目 ： 国家 自然科学基金 资助项 目（０ ７２ ７ ； ３６ ２ ９ ） 广东省 自然科学基金 资助项 目（７ ０５ ０ ０ ３０ ４ ） 作者简 介 ： 袁子龙 （９ ５ ） 男 ， 士研 究生 ， １８ － ， 硕 主要研究 方向为纳米功能材料．
第２ ８卷 第 ３期
２ １ 年 ９月 ０１
广 东工 业大 学学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ
Ｖｏ ． １２８ ＮＯ． ３ Ｓ ｐｅ ｂ ｒ２ ｅ ｔｍ ｅ ０１１
高频 交 变磁场 下 的热 磁 效 应 ， 以及 加 热 过 程 中磁 流
体 的热磁 稳定 性 进 行 了研 究 ． 索 了环 糊 精 改性 磁 探 流体 高频 感应 加 热 的特 点 ， 宽 在 生 物 医 学 领域 的 拓
应 用．
１ 实验
１ １ 样 品制 备 ．
本实 验通 过 ｘ射 线 粉 末 衍 射 （ Ｒ 分 析磁 性 Ｘ Ｄ） 颗粒 结构 ， 扫描 电镜 分 析 磁 流体 中溶 胶 颗 粒 的 粒 用 径分 布 ， 用热 失重 Ｔ Ｇ测定 环 糊 精 的 吸附 含 量 ， 高 在 频交 变磁 场作 用 下 观察 磁 流体 的升 温 情 况 ， 振 动 用 样 品磁强 计测 定磁 流体 感应 加热 前后 的磁 性能 ．
存在会影响到高频感应加热时热量的传递过程．
流体的升温速率 以及最高温度需要加 以控制．
∞ 柏 如
２ Ｏ
３ ０
４０
５ Ｏ
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图 １ 环糊精 改性磁性颗粒 的 Ｘ Ｄ图谱 Ｒ
图 ４ 交变 磁 场 下感 应 加 热 的 升温 图
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