磁性流体在外磁场下的动力学研究
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.2 磁流体的应用

利用磁流体的磁化强度随温度变化的规律,制成测量温度的传感器。可制成柔顺性很好的传感头,特别是测量凹凸不平的表面温度时,这种传感头能够与表面贴合得很好,在热学上另一种有前途的应用是利用绝热去磁制冷的原理,将磁流体作为冷却剂用,使磁流体在一个封闭的制冷装置中循环。它可以起到像氟利昂这类冷却剂的作用。

1.光学和声学上的应用

依靠调整磁流体膜的厚度和外磁场的参数,可以得到椭圆偏振光。无论是偏振或双折射都可以通过磁场来控制。利用磁流体薄膜可以透光以及它在外磁场中的光学各向异性性质制成光学偏压器。使用磁流体制成的低频波发射器比磁致伸缩型的效率高而且简单。

2.医学上的应用

在临床医疗上磁流体可以作为一种载体用于诊断和治疗。因为磁流体可以受到外磁场力的作用,所以可利用体外的磁铁来导引体内的磁流体,而且可以将其固定于预定部位,这样可做到直接向病灶释放药剂,提高治疗效果,并且这种治疗的局部性质,可以使试剂的其他副作用降到最低程度[3]。目前很多研究人员研究制备具有磁导向性的药物载体微球(MDCP)[3-12],其可以靶向定位于作用的对象,从而增强疗效、减少副作用,磁性Fe3O4生物纳米颗粒的制作简单,直径可达10nm以下,具有比表面积效应和磁效应,在纳米颗粒的表面可吸附大量DNA,在外加磁场的作用下可具有靶向性,且Fe3O4的晶体对细胞无毒。为达到生物相容性,在磁性Fe3O4的晶体表面可很容易地包埋生物高分子。由于纳米颗粒有巨大表面能,有多个结合位点,因而携带能力优于其他载体。

Widder等首先提出了磁靶向药物传递系统的概念,并开展了载药磁性微粒的研究。研究表明,载药磁性微粒具有高效、低毒、高滞留性的优点。Gupta等将磁性蛋白微球作为多柔比星的靶向药物载体用于老鼠体内动物实验,取得了良好的效果。Masuko等将葡聚糖磁珠插入热敏脂质体制备成温度敏感磁性脂质体,施加磁场将磁性脂质体定向于病变部位聚集,获得了一种新的肿瘤治疗手段。Kubo等应用纳米级磁性阿霉素脂质体靶向治疗仓鼠骨肉瘤,结果显示磁性脂质体可提高药物在肿瘤区和骨肉瘤最常见转移区肺中的含量,从而提高疗效并减轻毒副作用。常津等通过氧化还原法首次将抗人乳腺癌单抗/阿霉素/葡聚糖磁性毫微粒同时联结,制备阿霉素免疫磁性毫微粒,并进行放射性标记,采用显像技术动态观察体内磁靶向定位情况,结果证实阿霉素免疫磁性毫微粒具有较强的磁靶向定位功能[13-16]

磁性液体细胞内热疗,是指纳米磁性颗粒进入肿瘤细胞后,在外加交变磁场的作用下产生热量,并使细胞温度升高至一定温度而达到热疗的目的。具有许多优点:①它具有较强的能量吸收率,在人类可耐受的磁场强度和频率下,升温度达47℃;②在交变磁场处理之前,磁性液体储存在靶部位,处理后,其分布更加均匀;③磁性液体内热疗实现了组织加热的均匀性。磁性材料外部包裹生物高分子,从而增强了生物相容性,对细胞无毒,而且在血管中循环时间大大延长[17]

磁流体还有其他方面的应用,其应用还在不断地开发,应用的水平也在不断地提高。磁流体制备方法主要有研磨法、解胶法、热分解法、放电法等。

(1)碾磨法。碾磨法即把磁性材料和活性剂、载液一起碾磨成极细的颗粒,然后用离心法或磁分离法将大颗粒分离出来,从而得到所需的磁流体。这种方法是最直接的方法,但很难得到300nm以下直径的磁流体颗粒。

(2)解胶法。铁盐或亚铁盐在化学作用下产生Fe3O4或γ-Fe2O3,然后在其中加分散剂和载体,并加以搅拌,使其磁性颗粒吸附其中,最后加热后将胶体和溶液分开,得到磁流体。这种方法可得到较小颗粒的磁流体,且成本不高,但只使用于非水系载体的磁流体的制作。

(3)热分解法。分解法是将磁性材料的原料溶入有机溶剂,然后加热分解出游离金属,再在溶液中加入分散剂后分离,溶入载体就得到磁流体。

(4)蒸着法。蒸着法是在真空条件下把高纯度的磁性材料加热蒸发,蒸发出来的微粒遇到由分散剂和载体组成的地下液膜后凝固,当地下液膜和磁性微粒运动到地下液中,混合均匀就得到磁流体。这种方法得到的磁流体微粒很细,一般在2~10nm的粒子居多。

(5)放电法。其原理与电火花加工相仿,是在装满工作液(经常与载体相同)的容器中将磁性材料粗大颗粒放在2个电极之间,然后加上脉冲电压进行电火花放电腐蚀,在工作液中凝固成微小颗粒,把大颗粒滤去后加分散剂即可得到磁流体。