一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于腫瘤磁感應(yīng)熱療技術(shù)領(lǐng)域，提供一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，步驟為：1)配置NaOH水溶液，作為沉淀劑；2)將CoCl2·6H2O、FeCl3·6H2O、CrCl3·6H2O、ZnCl2和表面改性碳納米管溶解在去離子水中，得到前驅(qū)體溶液；3)將沉淀劑滴加到前驅(qū)體溶液中，攪拌后得到反應(yīng)液；4)反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓釜后密封，反應(yīng)2?3小時(shí)后，自然冷卻得到黑色產(chǎn)物；5)黑色產(chǎn)物洗滌干燥后得到低居里點(diǎn)磁性碳納米管。該制備方法通過(guò)改變初始原料比例控制碳納米管上低居里點(diǎn)磁性納米顆粒的擔(dān)載量，得到不同分散性與產(chǎn)熱效率的磁性碳納米管，磁性碳納米管具有良好的分散性，適用于腫瘤磁感應(yīng)熱療。
【專利說(shuō)明】
一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于腫瘤磁感應(yīng)熱療技術(shù)領(lǐng)域，涉及到磁感應(yīng)熱療用納米材料的制備，特別涉及一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]癌癥是威脅人類健康的終極殺手，全球每年死于癌癥的患者高達(dá)840多萬(wàn)，高效、無(wú)副作用的癌癥治療手段一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。磁感應(yīng)熱療是近年來(lái)發(fā)展的一種新型的治療癌癥方法。它是利用磁性物質(zhì)在交變磁場(chǎng)下發(fā)熱的原理，將磁介質(zhì)植入腫瘤治療靶區(qū)內(nèi)，選擇性的殺死腫瘤目標(biāo)，同時(shí)不影響正常組織，實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向治療的目的。這種治療方法相比于化療或者放療，沒(méi)有明顯的副作用，蘊(yùn)含著巨大的應(yīng)用潛力，因而受到人們普遍的關(guān)注。
[0003]精確、實(shí)時(shí)、無(wú)損的對(duì)腫瘤區(qū)溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和控溫對(duì)于提高磁感應(yīng)熱療精確性，優(yōu)化治療效果至關(guān)重要。這就意味著，在進(jìn)行磁感應(yīng)熱療時(shí)，需要同時(shí)配備精準(zhǔn)的測(cè)溫和控溫系統(tǒng)，無(wú)疑將增加臨床應(yīng)用的難度和復(fù)雜性。近年來(lái)，人們逐漸開(kāi)始研發(fā)磁感應(yīng)熱療用低居里點(diǎn)磁性材料，并利用材料的居里點(diǎn)特性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫。在居里溫度以下，磁介質(zhì)具有鐵磁性，呈磁有序狀態(tài)，在交變磁場(chǎng)的作用下由于磁滯損耗而加熱腫瘤。當(dāng)溫度高于居里溫度時(shí)，鐵磁體由于熱擾動(dòng)作用呈現(xiàn)磁無(wú)序狀態(tài)而轉(zhuǎn)化為順磁體，磁滯損耗不存在，停止加熱。如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)恒溫在居里溫度附近。目前，人們研究較多的低居里點(diǎn)磁性材料多為非磁性離子摻雜的鐵氧體納米顆粒，如猛鋅鐵氧體納米顆粒等。但是，鐵氧體納米顆粒由于其較高的表面能和相互之間的磁力吸附作用，極易形成團(tuán)聚，造成納米顆粒在腫瘤組織中費(fèi)均勻分布，進(jìn)而導(dǎo)致治療靶區(qū)內(nèi)溫度分布不均，嚴(yán)重影響治療效果，因此鐵氧體納米顆粒的分散性能是影響磁感應(yīng)熱療效果的另一控制因素。綜上所述可見(jiàn)，研發(fā)一種高度分散、自控溫型納米磁介質(zhì)是磁感應(yīng)熱療技術(shù)發(fā)展中的亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)提高療效和臨床應(yīng)用至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種磁感應(yīng)熱療用高度分散、低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，制備得到的磁性碳納米管居里點(diǎn)低，分散性好，能夠很好的適用于磁感應(yīng)熱療。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]—種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，具體包括以下步驟:
[0007](I)配置16g/L_24g/L的NaOH水溶液，作為沉淀劑。
[0008](2)將CoCl2.6H20,FeCl3.6H2O,CrCl3.6H20、ZnCl2和表面改性碳納米管按一定質(zhì)量比溶解在去離子水中，得到前驅(qū)體溶液；所述的CoCl2.6H20,FeCl3.6H2O,CrCl3.6H20、ZnCl2與表面改性的碳納米管質(zhì)量比為1.00: (3.4-4.4):(1.3-2.2):(0.6-0.9):(1.2-4.2);所述的前驅(qū)體溶液中金屬鹽的總濃度在24g/L-40g/L。
[0009](3)將步驟(I)所得沉淀劑滴加到步驟(2)所得前驅(qū)體溶液中，攪拌后得到反應(yīng)液。
[0010](4)將步驟(3)所得反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓釜后密封，高壓釜的預(yù)設(shè)溫度為200°C-300°C、壓強(qiáng)為3.0MPa-4.0MPa，高壓釜內(nèi)反應(yīng)液從20 °(:升高到設(shè)定溫度，其升溫速率為1.0°C/min-5.0°C/min，反應(yīng)過(guò)程中磁力攪拌速率在400r/min以上，反應(yīng)2_3小時(shí)后，自然冷卻得到黑色產(chǎn)物；
[0011](5)將步驟(4)所得黑色產(chǎn)物用洗滌劑洗滌至中性，過(guò)濾得到黑色固體，放入真空干燥箱干燥后，即得到低居里點(diǎn)磁性碳納米管;所述的洗滌劑為去離子水或無(wú)水乙醇。
[0012]本發(fā)明得到的低居里點(diǎn)磁性碳納米管的外徑為20-100nm，使用強(qiáng)酸氧化法對(duì)其進(jìn)行表面功能化，增強(qiáng)其水溶性;低居里點(diǎn)磁性碳納米管上擔(dān)載粒徑為20-80nm的尖晶石結(jié)構(gòu)磁性鐵氧體顆粒，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)參數(shù)調(diào)控顆粒尺寸;低居里點(diǎn)磁性碳納米管的居里點(diǎn)在25-330°C，通過(guò)調(diào)控鐵氧體顆粒組成調(diào)控居里點(diǎn)。
[0013]沉淀劑和前驅(qū)體中金屬鹽濃度會(huì)直接影響碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒的尺寸大小。二者濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致碳納米管負(fù)載的磁性納米顆粒的尺寸過(guò)大，不利于磁性碳納米管的細(xì)胞吞噬和體內(nèi)分散，從而影響治療效果;二者濃度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致碳納米管負(fù)載的磁性納米顆粒尺寸過(guò)小，處于超順磁狀態(tài)，產(chǎn)熱機(jī)制由磁滯損耗轉(zhuǎn)變?yōu)槌谠p耗，無(wú)法達(dá)到自控溫的效果。
[0014]高壓釜處理溫度會(huì)直接影響碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒尺寸大小;溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致碳納米管負(fù)載的磁性納米顆粒的尺寸過(guò)大，不利于磁性碳納米管的細(xì)胞吞噬和體內(nèi)分散，從而影響治療效果;溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致碳納米管負(fù)載的磁性納米顆粒尺寸過(guò)小，處于超順磁狀態(tài)，產(chǎn)熱機(jī)制由磁滯損耗轉(zhuǎn)變?yōu)槌谠p耗，無(wú)法達(dá)到自控溫的效果。
[0015]高壓釜處理時(shí)間會(huì)直接影響碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒尺寸大小;時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致碳納米管擔(dān)載的磁性納米顆粒的尺寸過(guò)大，不利于細(xì)胞吞噬和體內(nèi)分散，從而影響治療效果；時(shí)間過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致碳納米管負(fù)載的磁性納米顆粒尺寸過(guò)小，處于超順磁狀態(tài)，產(chǎn)熱機(jī)制由磁滯損耗轉(zhuǎn)變?yōu)槌谠p耗，無(wú)法達(dá)到自控溫的效果。
[0016]高壓釜的升溫速度和磁力攪拌速度會(huì)直接影響所得磁性碳納米管的磁學(xué)性質(zhì)。升溫過(guò)快，會(huì)引起溶液溫度不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)恒溫反應(yīng);升溫過(guò)慢，會(huì)導(dǎo)致升溫時(shí)間變長(zhǎng)，最終產(chǎn)物的形貌發(fā)生變化。攪拌速度過(guò)慢，會(huì)引起各組分溶液混合不均勻，得到的碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒單分散性較差。二者都會(huì)影響碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒的尺寸分布，最終導(dǎo)致磁性碳納米管的磁學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定；
[0017]前驅(qū)體中金屬鹽與碳納米管的質(zhì)量比在:(0.9-4.4):1為宜。金屬鹽與碳納米管的質(zhì)量比直接影響碳納米管表面擔(dān)載磁性納米顆粒的數(shù)量，進(jìn)而影響磁性碳納米管的產(chǎn)熱效率和分散性。若該質(zhì)量比過(guò)低，則碳納米管表面負(fù)載的磁性納米顆粒較少，碳納米管表面將存在大量親水性基團(tuán)，有利于增強(qiáng)其分散性，但產(chǎn)熱效率較低;若該質(zhì)量比過(guò)高，則碳納米管表面擔(dān)載磁性納米顆粒較多，有利于提高產(chǎn)熱效率，但易引起磁性碳納米管的團(tuán)聚。
[0018]磁性納米顆粒的居里點(diǎn)與腫瘤磁感應(yīng)熱療溫度一致時(shí)，便可在交變磁場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)自控溫?zé)岑?，但是低居里點(diǎn)磁性納米顆粒由于其較高的表面能和相互之間的磁力吸附作用，極易形成團(tuán)聚，造成納米顆粒在腫瘤組織中分布不均，嚴(yán)重影響治療效果。表面改性的碳納米管具有較好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性、穿透細(xì)胞膜的能力以及水介質(zhì)中良好的分散性。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:利用表面改性的具有良好分散性的碳納米管與低居里點(diǎn)磁性鐵氧體納米顆粒相結(jié)合，得到一種新型的低居里點(diǎn)磁性碳納米管。這種低居里點(diǎn)磁性碳納米管具有良好的分散性，有利于其在腫瘤組織中均勻分布和產(chǎn)熱。此外，在制備時(shí)可以通過(guò)改變初始原料比例控制碳納米管與其擔(dān)載的低居里點(diǎn)磁性納米顆粒的比例，進(jìn)而得到不同分散性與產(chǎn)熱效率的磁性碳納米管，可以根據(jù)治療要求進(jìn)行選擇。這種低居里點(diǎn)磁性碳納米管在腫瘤磁感應(yīng)熱療方面具有廣闊的應(yīng)用前景，且該制備方法經(jīng)濟(jì)方便，易于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明樣品的X射線衍射圖譜；
[0021]圖2是本發(fā)明樣品的透射電鏡圖；
[0022]圖3是本發(fā)明樣品的重量隨溫度變化一階導(dǎo)數(shù)圖；
[0023]圖4是本發(fā)明樣品的磁滯回線圖；
[0024]圖5(a)是磁性納米顆粒水懸浮液與低居里點(diǎn)磁性碳納米管水懸浮液靜置O小時(shí)后的分散狀態(tài)圖；
[0025]圖5(b)是磁性納米顆粒水懸浮液與低居里點(diǎn)磁性碳納米管水懸浮液靜置0.5小時(shí)后的分散狀態(tài)圖；
[0026]圖5(c)是磁性納米顆粒水懸浮液與低居里點(diǎn)磁性碳納米管水懸浮液靜置3.5小時(shí)后的分散狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]—種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，主要包括以下步驟:
[0030](I)配置150mL的20g/L的NaOH水溶液，作為沉淀劑。
[0031](2)稱取 0.40481g 的 ZnCl2，0.60196g 的 CoCl2.6H20，0.87925g 的 CrCl3.6H20，2.0813Ig的FeCl3.6H20以及2.304g表面改性的碳納米管，溶解分散在80mL的去離子水中，得到混合溶液；
[0032](3)將步驟(I)中的NaOH水溶液緩慢滴加到(2)所得的混合溶液中，充分?jǐn)嚢?0分鐘得到反應(yīng)液。
[0033](4)將步驟(3)所得的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓釜后密封，在設(shè)定溫度為250 V，升溫速率為2°C/min,磁力攪拌轉(zhuǎn)速為450r/min,壓力為3.5Mpa的條件下，加熱2小時(shí)后自然冷卻得到黑色產(chǎn)物。
[0034](5)打開(kāi)高壓釜，將黑色產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇過(guò)濾、洗滌至中性，放入真空干燥箱，在60°C的條件下干燥6小時(shí)，即得到低居里點(diǎn)磁性碳納米管。
[0035]由圖1可以看出，該磁性碳納米管由尖晶石鐵氧體和碳納米管復(fù)合而成，除此之夕卜，未觀察到其它相的物質(zhì)的存在；圖2可以看出該磁性碳納米管的形貌特征；圖3是利用已公開(kāi)專利(公開(kāi)號(hào):CN104568209A)提到的居里點(diǎn)測(cè)量方法測(cè)得的自控溫磁性碳納米管隨溫度變化的一階導(dǎo)數(shù)圖，該磁性碳納米管的居里點(diǎn)為56°C ;由圖4可以看出該磁性碳納米管的磁學(xué)性質(zhì)；由圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)可以看出制備的磁性碳納米管比磁性納米顆粒，具有更好的分散性。
[0036]實(shí)施例2:
[0037](I)配置150mL的24g/L的NaOH水溶液，作為沉淀劑。
[0038](2)稱取 0.47978g 的 ZnCl2，0.66858g 的 CoCl2.6H20，I.0878g 的 CrCl3.6H20，2.58947g的FeCl3.6H20以及1.5g的表面改性的碳納米管，溶解分散在80mL的去離子水中，得到混合液；
[0039](3)將步驟(I)中的NaOH水溶液緩慢滴加到(2)所得的混合溶液中，充分?jǐn)嚢?0分鐘得到反應(yīng)液。
[0040](4)將步驟(3)所得的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓釜后密封，在設(shè)定溫度為30(TC，升溫速率為3°C/min,磁力攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min,壓力為3.8Mpa的條件下，加熱2小時(shí)后自然冷卻得到黑色產(chǎn)物。
[0041](5)打開(kāi)高壓釜，將黑色產(chǎn)物用去離子水和乙醇過(guò)濾、洗滌至中性，放入真空干燥箱，在60°C的條件下干燥6小時(shí)，即得到低居里點(diǎn)磁性碳納米管。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)配置16?24g/L的NaOH水溶液，作為沉淀劑； (2)將CoCl2.6H20,FeCl3.6H20、CrCl3.6H20、ZnCl2和表面改性碳納米管按一定質(zhì)量比溶解在去離子水中，得到前驅(qū)體溶液;所述的CoCl2.6H20,FeCl3.6H20、CrCl3.6H2O,ZnCl2與表面改性的碳納米管質(zhì)量比為1.00:3.4?4.4:1.3?2.2:0.6?0.9:1.2?4.2;所述的前驅(qū)體溶液中金屬鹽的總濃度為24?40g/L; (3)將步驟(I)所得沉淀劑滴加到步驟(2)所得前驅(qū)體溶液中，攪拌后得到反應(yīng)液； (4)將步驟(3)所得反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到高壓釜后密封，高壓釜的預(yù)設(shè)溫度為20(TC-3(KrC、壓強(qiáng)為3.0MPa-4.0MPa，高壓釜內(nèi)反應(yīng)液從20 °C升高到設(shè)定溫度，其升溫速率為1.(TC/min-5.0°C/min，反應(yīng)過(guò)程中磁力攪拌速率在400r/min以上，反應(yīng)2_3小時(shí)后，自然冷卻得到黑色產(chǎn)物； (5)將步驟(4)所得黑色產(chǎn)物用洗滌劑洗滌、干燥，得到的黑色固體即為低居里點(diǎn)磁性碳納米管;所述的低居里點(diǎn)磁性碳納米管的外徑為20-100nm，居里點(diǎn)為25-330Γ，居里點(diǎn)磁性碳納米管上擔(dān)載的尖晶石結(jié)構(gòu)磁性鐵氧體顆粒的粒徑為20-80nm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低居里點(diǎn)磁性碳納米管的制備方法，其特征在于，步驟(5)中所述的洗滌劑為去離子水或無(wú)水乙醇。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK105948020SQ201610308924
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】張偉, 董地理, 左旭東, 王志強(qiáng), 吳承偉
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)