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CN108578698A - 普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为磁热/光热联合治疗剂的用途 - Google Patents

普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为磁热/光热联合治疗剂的用途 Download PDF

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CN108578698A
CN108578698A CN201810482385.8A CN201810482385A CN108578698A CN 108578698 A CN108578698 A CN 108578698A CN 201810482385 A CN201810482385 A CN 201810482385A CN 108578698 A CN108578698 A CN 108578698A
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CN
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prussian blue
photothermal
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cells
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Application number
CN201810482385.8A
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English (en)
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陈志伟
周樨
吕晓琳
张书鹏
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Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
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Publication date
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    • A61K41/0052Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
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Abstract

本发明公开了普鲁士蓝‑铁酸锰复合纳米材料作为磁热/光热联合治疗剂的用途。其中,所述的普鲁士蓝‑铁酸锰复合纳米材料为PB‑MnFe2O4纳米复合材料。

Description

普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为磁热/光热联合治疗剂的 用途
技术领域
本发明涉及新材料领域,尤其涉及磁热/光热联合治疗剂。
背景技术
随着目前环境污染、食品安全等社会问题的日益加重,癌症的发病率持续升高,癌症正成为当前威胁人类健康的主要致死疾病之一,全球每年死于癌症的人数约占到总人数的12.5%,人数约900万,仅在2010年,癌症就导致近57万人死亡,并且更加严重的是,患癌人群日益年轻化。癌症现状之所以如此严重,是由其本身的性质决定的。癌症(cancer)也称恶性肿瘤,和它相对的是良性肿瘤,它是由于机体细胞失去正常调控,过度增殖而引起的疾病。过度增殖的细胞俗称癌细胞,癌细胞易侵犯周围组织,易转移、易繁殖、易扩散。
发明内容
本发明目的之一,在于提供一种普鲁士蓝(PB)-铁酸锰复合纳米材料作为磁热治疗剂的用途,
本发明的另一目的,在于提供普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为光热治疗剂的用途。
本发明的再一目的,在于提供普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为磁热、光热联合治疗剂的用途。
本发明所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料中,PB和MnFe2O4质量比可以为1:1-5。
作为优选,本发明所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料,PB和MnFe2O4质量比为1:2-3。
本发明所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料制备方法包括:取PB及MnFe2O4样品,按照质量浓度1:1-5的比例混合,然后调节溶液pH值为1-4,搅拌过夜后,反复磁性分离、清洗直到溶液澄清为止。
作为优选,本发明所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料制备方法包括:取PB及MnFe2O4样品,按照质量浓度1:2-3的比例混合,然后调节溶液pH值为1.5-2.5,搅拌过夜后,反复磁性分离、清洗直到溶液澄清为止。
本发明选择PB纳米粒子作为基底,外面粘附一层铁酸锰纳米粒子,但不完全包裹PB,调控两者的结合比例,形成普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料。并且通过实验发现,复合之后能够起到“1+1>2”的效果,即这种复合材料既有普鲁士蓝的光热效果,又能够表现出铁酸锰的磁热疗功能,是一种能实现磁热、光热联合治疗的复合纳米材料,并且当均为热疗的磁热及光热同时使用时可以进一步提高热疗的效果,升温更快,所需时间更少,效果更明显。因此,这种普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料能够用于治疗领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1:材料的光热曲线A)不同浓度的复合材料的光热曲线;B)同一浓度(100μg/ml)不同功率密度的材料的曲线;C)同一浓度(100μg/ml)不同材料的光热曲线;D)材料的循环光热曲线:E)不同浓度的材料的红外热成像图片;
图2,材料的磁热升温曲线A)不同浓度的材料;B)不同电流大小;C)同浓度不同的材料;D)不同浓度材料的红外热成像图片;E)材料的SAR值以及对应3分钟时的温度;
图3,细胞的光热实验A)复合材料的MTT图;B)细胞的荧光染色图,b1-b4)依次为不加材料不光照、加材料不光照、不加材料加光照及加材料加光照;
图4,A)细胞的磁热MTT图;B)细胞的磁热荧光染色图,b1-b4)依次为无材料无磁热、有材料无磁热、无材料有磁热、有材料有磁热;
图5为细胞的光热流式数据图A)阴性对照组;B)阳性对照组;C-E)材料组,材料的浓度依次为50、100、200mg/ml;
图6材料在不同情况下的光热磁热升温曲线;A为磁热,500KHz,30A;B)为光热1W/cm2;C)为磁热(500KHz,30A)及光热(1W/cm2)联合升温曲线;A-C的浓度范围为10-100μg/mlD)为样品浓度为200μg/ml时,磁热(500KHz,20A)、光热(1W/cm2)及磁热光热联合升温的曲线;
图7老鼠的光热/磁热联合治疗实验:A)老鼠的红外热成像图;B)肿瘤的升温曲线图;C)老鼠的质量变化曲线;D)肿瘤的体积变化曲线;E)治疗前后老鼠的照片;F)肿瘤的H&E染色切片。
图8为病理结果图,12天后小鼠各个脏器的H&E染色切片。
具体实施方式
1、PB的制备
为现有技术,其合成方法参考相关现有文献,简要如下:取1.5g的PVP(K30)溶入到20mL的水中,然后超声搅拌,直至完全溶解,然后滴加HCl(6M/L)至pH值为3,然后再加入45mg的K3[Fe(CN)6],然后搅拌至完全溶解,然后再加0.192g的柠檬酸,超声至完全溶解。再将其倒入反应釜内衬中,再移入烘箱中,80℃,2h,再室温冷却后清洗。加丙酮,二者按照1:1的比例混合后,高速离心,转速12000rpm/min,12min,然后再用无水乙醇离心,最后再用超纯水离心,然后再将样品60℃真空干燥12h后保存。
2 MnFe2O4的制备
为现有技术,MnFe2O4的合成方法参考现有文献,简要如下:取0.01mM的四水合氯化锰倒入50mL的烧杯中,后加入25ml超纯水中,超声震荡使其完全溶解,定为溶液A,然后取0.02mM的六水合氯化铁倒入50mL的烧杯中,后加入25mL超纯水中,超声震荡使其完全溶解,定为溶液B。然后将二者导入100mL的三口烧瓶中,80℃机械搅拌30min,转速600rpm/min,然后加入0.08mM的氢氧化钠,继续搅拌30min,然后再加入0.05g的聚乙烯亚胺,继续搅拌30min后室温冷却。然后磁铁分离,用超纯水清洗,直到溶液澄清为止。最后60℃真空干燥12h后保存。
3 PB/MnFe2O4的制备
取上述合成的PB及MnFe2O4样品,按照质量浓度1:2.3的比例混合,然后滴加6M/L的盐酸,使溶液pH值为2,然后机械搅拌过夜,转速300rpm/min,溶液呈墨绿色,然后再磁铁分离,用超纯水清洗,反复磁性分离清洗直到溶液澄清为止。最后60℃真空干燥12h后保存。
4、细胞的光热及磁热实验
为了从细胞水平验证验证材料的光热及磁热性能,步骤如下:1)选取对数生长期细胞,用胰蛋白酶消化,PBS缓冲液清洗2次,再以5×105mL-1的浓度接种于12孔板内,分成两组,一组用MTT法检验,另一组进行Calcein AM/PI染色处理,每孔体积为1.5mL,然后移入恒温培养箱中孵育24h;2),再移除原培养液,PBS缓冲液清洗2次,然后再加入含不同材料浓度(400μg/mL、200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、不加材料组)的培养液,再移入恒温培养箱中孵育4h;然后分别进行光热辐照实验、磁热实验以及光热磁热联合治疗实验,然后再次移入恒温培养箱中孵育,MTT组24h,染色组4h;然后MTT组加入20ml MTT,再继续培养4h,再去上清液,用DMSO溶解沉淀,然后再用分光光度计测定570nm处的吸光度,以不加材料组作为对照组,计算细胞成活率。另一组孵育4h后,去除上清液5mL的Calcein AM和PI,然后再避光的条件下,放入水平摇床上,20r/min,10min,再孵育30min。然后再取出,去除上清液,PBS缓冲液轻轻清洗2次,再每个孔加入100μL的培养液,最后拿到荧光显微镜下观察,拍照。
5、细胞流式实验
处理细胞,收集处理的细胞,用70%冷乙醇固定过夜,次日用PBS缓冲液清晰两次,室温下,用Calcein AM和PI染色液避光染色30min,最后用流式细胞仪检测细胞凋亡率,其中不加材料组为空白对照组。
6、肿瘤的种植
将4T1细胞株进行传代扩增,制备成1×108mL-1的细胞悬浮液。然后将老鼠分组,分为8组,每组3只,分别是单纯PBS组、PBS+MFH组、PBS+PTT组、PBS+MFH+PTT组、材料组、材料+MFH组、材料+PTT组以及材料+MFH+PTT组。然后分别在老鼠的胸壁5-6肋间和侧腹壁皮下接种相应浓度的细胞悬浮液,然后每天观察小鼠生活饮食以及接种部位瘤块的生长状况,如瘤体出现时间、瘤体体积(V=ab2/2,a为瘤体的长径,b为短径)、老鼠质量等,并绘制曲线。实验完成后,取瘤体组织进行HE染色进行病理观察。
7、动物治疗
为了在动物水平验证材料的治疗功能,主要是指材料的磁热性能、光热性能以及磁热光热叠加后的性能,选择Blab/C老鼠作为实验对象。首先单独进行老鼠的磁热实验以及光热实验,首先将老鼠麻醉后,原位注射50μl,200μg/ml的材料,然后将老鼠置于磁加热设备及激光下,用红外热成像仪记录老鼠肿瘤区域的温度的变化。然后进行磁热光热叠加实验,将激光器和磁加热设备联合搭配起来,再老鼠麻醉,原位注射材料,再将老鼠放入搭建的仪器中,用红外热成像仪记录老鼠肿瘤区间的温度。按照先前老鼠的分组情况(单纯PBS组、材料+MFH组、材料+PTT组以及材料+MFH+PTT组),依次检测。每天拍照并检测老鼠肿瘤以及体重的变化,再根据老鼠的肿瘤消失情况停止治疗。
8、HE染色
老鼠治疗完成后,对老鼠解剖,分离内脏,包括心、肝、脾、肺、肾及肿瘤,做组织切片进行病理学观察。染色是将染料配制成溶液,将组织切片浸入染色剂内,经过一定时间,使组织和细胞的成分被染上不同的颜色,产生不同的折射率,便于在光学显微镜下进行观察。染色采用苏木素伊红染色法(HE染色)。
实施例1复合材料的毒性检测
将灭菌的PB/MnFe2O4材料进行细胞毒性测试,通过检测细胞在不同浓度的材料(400μg/mL、200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、不加材料组)共培养中的存活情况(材料使用浓度是由10μL材料+90μL的培养基定量混匀制备而成),MTT(3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide)法,这里选取的细胞对象为HeLa细胞和4T1细胞,具体实验操作如下:
细胞计数:将处于对数生长期细胞置于超净工作台中,移除培养皿中的原培养基(小心处理,避免细胞由于吸力过大而被吸走),再向其加入2mL PBS缓冲溶液清洗2次,再用移液枪移取1mL的胰蛋白酶(25%)进行细胞消化,2min后,加入1mL培养基吹打终止消化(此时显微镜下可以看到细胞漂浮,未贴壁),然后用1.5mL离心管收集,后离心处理,转速3000r/min,时间5min,离心后,移除上清液,加入2mL培养基,然后用移液枪轻轻吹打细胞(30~50次)。取10μL的细胞悬液,取至血球计数板中进行计数,通过计算四个计数区的平均数,从而确定总的细胞悬液的细胞量。
接种:然后将目标为104个细胞接种至96孔板中,加入一定量含血清的培养基(使得细胞每孔培养基的总量为100μL),然后放入恒温培养箱中,孵育24h,使细胞能够充分的贴壁生长。
加材料:移除培养基,加入100μL的PBS缓冲液,清洗2次,然后分别加入目标浓度的材料:400μg/mL、200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、25μg/mL、不加材料组。每组设定5个重复组,在37℃的恒温培养箱中共培养24h。达到目标时间后,移除培养基,并用PBS缓冲溶液清洗3次(以便移除多余的残留的材料溶液)。
MTT检测:再每孔加入20μL 5mg/mL的MTT溶液和80μL的无血培养基,然后再放入37℃恒温培养箱中避光孵育4h。4h后,小心移除培养液(避免细胞被吸出从而影响实验结果),然后每孔再加入150μL DMSO,并在避光的条件下,将96孔板放入水平摇床20r/min,10min,然后放置于酶标仪中进行紫外检测,最终获得每孔的OD值,将OD值整理绘制,得到HeLa和4T1细胞的活性数据图。
见图8,根据上述结果,得到这种磁性普鲁士蓝材料具有较好的生物相容性。
实施例2材料的光热性能
将得到的样品溶液,取一定浓度的样品于紫外皿中,然后将其置于激光器下辐照10min,同时用红外热成像仪采集图片,记录材料温度随时间的变化情况。具体步骤如下:
根据激光功率密度[12]公式:
η=P/π·R2 (1)
η:激光功率密度,单位W/cm2
P:激光功率,单位W;
R:激光照射在物体上光斑的半径,单位cm。
选定激光功率的大小,然后固定激光器的探头,激光照射到地面上后出现一个光斑,然后拿直尺量取光斑的直径以及探头到地面的距离,按照激光功率密度调节距离,然后将紫外比色皿放在光斑处,开始记录材料的温度变化,绘制时间温度曲线,同时用红外热成像仪采集温度变化图片。从4个角度出发,分别是同一浓度的不同的材料,H2O、PB、MnFe2O4及PB/MnFe2O4;同一激光功率密度下不同材料浓度的复合材料,10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL及100μg/mL;不同激光功率密度下的同一浓度的复合材料,0、0.5W/cm2、1W/cm2、2W/cm2;光热循环实验,主要验证复合材料的光热稳定性,材料受激光照射10min后,关掉激光,记录材料温度的变化,降到室温后再打开激光,照射10min,然后再关掉激光,依次类推,重复3次。
材料的光热性能测试
图1为材料的光热曲线A)不同浓度的复合材料的光热曲线;B)同一浓度(100μg/ml)不同功率密度的材料的曲线;C)同一浓度(100μg/ml)不同材料的光热曲线;D)材料的循环光热曲线:E)不同浓度的材料的红外热成像图片。
基于上面紫外光谱测试分析发现材料在近红外区具有很强的吸收峰,对材料的光热性能进行测试。首先验证复合材料是否具有光热性能,选取了4个材料浓度,如图1A,依次为10μg/mL、20μg/mL、50μg/mL和100μg/mL。发现当激光功率密度为2W/cm2时,即使材料浓度很低,10min内材料前后的温度差仍能达到10℃,升温明显,且浓度越高,升温越明显,最高温差能达到近30℃,说明材料有很好的光热性能。
条件的影响,如激光功率密度,见图1B,选了4个参数,分别为0W/cm2、0.5W/cm2、1W/cm2、2W/cm2,材料的浓度为100μg/ml。发现功率密度越大,升温越明显,温度依次为0℃、38℃、48℃以及57℃。
材料复合的影响,如图1C,选择同一浓度的H2O、PB、MnFe2O4和PB/MnFe2O4材料,激光功率为2W/cm2。发现H2O前后几乎没有温度的变化,MnFe2O4有一定的上升,但不是很明显。而PB和PB/MnFe2O4前后温差变化很大,均有很强的光热性能,但材料复合后温度稍高与单一的PB材料,二者复合后有一定的温度叠加效果。
接下来是材料的光热循环稳定性测试,主要是为了测试材料的光热稳定性,结果如图D所示。每隔10min开关一次激光器,但不停止材料温度的检测,3次循环后发现材料温度10min内均能上升到55℃,表明材料具有良好的光热稳定性。
图E是材料的红外热成像图片,主要是用红外热成像仪采集材料的温度图片,颜色的明亮深浅直接反应出材料的温度高低,从中可发现材料的光热性能较好。
细胞光热实验
参见图3,图3A为材料和材料受激光照射后的MTT图,从中可以看出材料的细胞毒性较小,即使是材料浓度很高时(400μg/mL)时,仍然有超过80%的细胞存活,一般细胞存活率超过75%时,则表明生物毒性小,生物相容性高。而受激光照射后,细胞存活率显著下降,细胞存活率不到40%,这是由于材料受到激光辐射后,温度上升,细胞死亡,从细胞水平表明了材料的光热性能良好。
图3B是材料的摄取率,从中可以看出材料能够被细胞摄取,且随着时间的延长,细胞的摄取率越高,能达到25%。
图3C-F为细胞受激光照射后通过calcein AM和PI染色后的图片,发现不加材料不加激光的HeLa细胞全部被染成绿色荧光,表明此对照组细胞正常生长,而单纯的材料不引起光热反应,细胞仍为绿色荧光。而当只加激光光照时,细胞没有出现明显的变化,仍全部被染成绿色荧光,表明细胞存活。在没有光热剂的情况下,单纯的808nm激光照射不会产生光热反应,因此不会对细胞产生影响。而在材料和激光同时存在的影响下,在荧光显微镜的观察下,一角出现红色荧光,虽然这一角的范围比激光照射的区域大,但也与照射区域符合。红色区域较大是因为材料具有光热效应,将吸收的热量转化为热量从而杀死细胞,而由于热量的扩散,相邻近的细胞活性也受到影响,故而较大,但就算如此,照射区域外仍有正常细胞。综上所述,这种磁性普鲁士蓝复合材料可通过近红外光热效应高效杀死细胞,因此在癌症的光热治疗中具有重大的意义。
接下来进行细胞流式的表征,将处理好后的细胞拿流式细胞仪检测,数据如下所示。
图5为细胞的光热流式数据图A)阴性对照组B)阳性对照组C-E)材料组,材料的浓度依次为50、100、200mg/ml。
从图中可以看出作为阴性对照组的图A,细胞凋亡较少,大部分细胞处于活细胞状态,而作为阳性对照组,由于加入了20mM的H2O2,所以有超过60%的细胞处于凋亡状态,而图C、D、E为实验组,分别加入了不同浓度MPB NPs材料,在激光的照射下产生热量,进而导致细胞的凋亡,可以看到,随着浓度的增加,活细胞的占比逐渐减少,而凋亡细胞的占比逐渐升高,说明了材料的光热效果好,也表明了这种材料具有优良的光热效果。
动物治疗
接着进行老鼠的热疗实验,如图7所示。其中图7A为治疗中的肿瘤温度实时曲线,从中可以看出除治疗组外(materials+MFH、materials+PTT、materials+MFH+PTT)温度均无明显变化,在36℃上下波动。而治疗组2分钟内变化较明显,其中磁热的达到43℃,光热的达到44℃,而联合治疗的两分钟能够达到55℃,从中可以看出材料在动物水平上具有很好的效果,从图7B中更能直观的看出前后的温度变化。图7C图为老鼠的质量变化,与最初相比,质量几乎保持平衡。图7D为老鼠肿瘤的体积变化曲线,从中可以看出除治疗组外,肿瘤的体积均显著增大,12天之后,约为最初的8倍大小。而磁热为最初的4倍大小,光热的为最初的3倍大小。而磁热联合光热组的肿瘤3天就消失了,直接反映出材料的光热磁热联合治疗效果。而从图7E图的照片效果可直接看出肿瘤的变化情况,从而反映出材料具有光热磁热联合治疗的高效治疗效果。
病理分析
图8 12天后小鼠各个脏器以及肿瘤的H&E染色切片,标尺:100μm
接着利用H&E染色分析各个器官的组织和细胞形态,如图8所示。将实验组与对照组进行前后对比,通过比较可知,八组小鼠的心、肝、脾、肺、肾在组织形态上并没有明显的变化,说明材料具有较好的生物安全性,对小鼠没有明显的毒副作用,且在整个治疗过程中小鼠生理状态良好。而观察肿瘤的组织切片发现有较大的改变,实验组的肿瘤组织中出现了大面积的细胞皱缩,血管损伤和组织坏死的现象,这表明治疗组中肿瘤组织已经失去了生理活性,不再具有生长增值的能力。
实施例3材料的磁热实验
本实施例主要考察材料的磁热性能,在测试的同时用荧光光纤测温计记录材料溶液的温度变化,主要从3个角度出发:1,材料的浓度,200μg/mL、400μg/mL、800μg/mL;2,实验测试条件,如电流、场强、频率等,而这里主要是指磁感应线圈电流的大小,当材料浓度不变时,改变电流大小,5A、10A、20A、30A及40A;3,同一实验条件,同种浓度但不同的材料,H2O、PB、MnFe2O4及PB/MnFe2O4。根据测得的温度绘制时间温度曲线,并且根据曲线计算材料的产热率(Specific Absorption Rate,SAR)[13],也就是单位质量的样品将能量转化为热能的量,产热率越高,磁热性能越好:
式中:C为材料溶液的比热容,J/g K;
ΔT/Δt为温度时间曲线的斜率;
mFe为单位质量的材料所含的铁元素的含量。
材料的磁热性能测试
图2材料的磁热升温曲线A)不同浓度的材料;B)不同电流大小;C)同浓度不同的材料;D)不同浓度材料的红外热成像图片;E)材料的SAR值以及对应3分钟时的温度
通过VSM测试,发现材料有较高的磁性,所以接下来主要测试材料的磁热性能。主要从3个角度出发,分别是材料的浓度、实验测试的条件、磁加热的SAR值以及材料复合前后的影响。
图2A是探讨材料浓度的影响,在500KHz,12A/H实验条件下,选取了3个浓度,200μg/mL、400μg/mL和800μg/mL。从中发现浓度越高,材料的升温性能越好,也就说明材料的磁热性能越好,即使浓度很低(200μg/mL)时,温度仍能达到42℃。
接下来是实验条件的影响,如图2B所示。发现电流越大,升温越快,尤其是当实验电流为40A时,3min内电流迅速上升至70℃,非常明显。
图2C是为探讨材料复合对磁热性能是否有影响。发现H2O和PB温度几乎没变化,而MnFe2O4和PB/MnFe2O4升温明显,10min内能均达到42℃以上,能达到治疗的效果。且复合后,材料温度稍稍高于单一的MnFe2O4,主要是因为材料粒径变大了,而磁热性能受材料粒径的影响,在一定范围内,粒径越大,温度越高。
图2D是材料的红外热成像图片,主要通过红外热成像仪从宏观角度上反应材料温度的变化,温度越高,颜色越亮。发现磁处理前后,材料变化较为明显。
图2E为材料的SAR值,对应的3min的时候,直接反应出材料的磁热性能,SAR越高,磁热性能越好,能达到近1000W/g,相对于一些相关文献报告,数值较高。
细胞的磁热效应
从图4可以看出,磁热效果类似于图3光热的效果,经磁热处理后,细胞的活性下降,生存率下降,说明材料具有磁热效果,将吸收的磁能转化为热能,从而将细胞杀死,并且从荧光染色效果可以看出这一点,材料经磁加热后,细胞的活性降低甚至死亡,因此细胞为染上荧光,在荧光显微镜下只看到少量绿色荧光,大部分呈现出黑色,间接说明了材料的磁热效果,表明这种材料可以用于癌症的磁热治疗。
实施例4材料的磁热光热叠加使用
根据上述的材料的光热及磁热结果,选取200mg/ml的浓度进行检测(此温度下材料均具有升温效果,尤其是光热),搭建磁热光热平台,然后再在光热和磁热的实验条件下测量相同的时间,同时用红外热成像以拍照记录温度的变化,然后绘制时间温度曲线。
图6为材料的磁热光热联合曲线图。其中图6A的实验条件为500KHz,30A,发现此条件下,温度10min内上升10℃左右,而同样的浓度条件下,PTT的升温相比较而言更明显,有16℃左右,如图6B所示,而叠加后,温差有20℃左右,升温更加明显,说明MFH与PTT叠加的效果更好,也进一步表明了叠加使用的可行性与与效果。接下来我们选择200μg/mL材料进行磁热加光热的尝试,如图6D所示,发现温差更明显,温度能达到70℃以上,并且温差超过了30℃,效果非常好。最后发现两者联合使用后,温度上升更明显,上升速度更快,温度更高,证实了均为热疗的磁热及光热联合使用的可能,间接说明了这种复合材料在癌症热疗领域的有着极其优异的潜能。
以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料作为物理治疗剂的用途,其中,所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料为PB-MnFe2O4
2.如权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的物理治疗剂包括光热治疗剂或磁热治疗剂。
3.如权利要求1所述的用途,其特征在于,所述的物理治疗剂为光热/磁热联合治疗剂。
4.如权利要求1或2或3所述的用途,其特征在于,所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料中,PB和MnFe2O4质量比为1:1-5。
5.如权利要求1或2或3所述的用途,其特征在于,所述的普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料中,PB和MnFe2O4质量比为1:2-3。
6.如权利要求1或2或3所述的用途,其特征在于,所述的碱性普鲁士蓝制备方法包括:取PB及MnFe2O4样品,按照质量浓度1:1-5的比例混合,然后调节溶液pH值为1-4,搅拌过夜后,反复磁性分离、清洗直到溶液澄清为止。
7.如权利要求1或2或3所述的用途,其特征在于,所述的碱性普鲁士蓝制备方法包括:取PB及MnFe2O4样品,按照质量浓度1:2-3的比例混合,然后调节溶液pH值为1.5-2.5,搅拌过夜后,反复磁性分离、清洗直到溶液澄清为止。
8.一种物理治疗剂,其含有普鲁士蓝-铁酸锰复合纳米材料。
9.如权利要求8所述的一种物理治疗剂,其特征在于,所述的物理治疗剂包括光热治疗剂或磁热治疗剂。
10.如权利要求8所述的一种物理治疗剂,其特征在于,所述的物理治疗剂为光热/磁热联合治疗剂。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116809087A (zh) * 2023-06-28 2023-09-29 东南大学 一种面向聚光解聚木质素的光热催化剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102264632A (zh) * 2008-12-24 2011-11-30 NURIVista株式会社 超顺磁性掺镁铁氧体纳米粒子的制造方法及该纳米粒子
CN104001173A (zh) * 2014-06-09 2014-08-27 上海师范大学 一种水溶性多功能CoFe2O4@MnFe2O4@聚吡咯卫星结构纳米材料及其制备方法和应用
CN106620730A (zh) * 2017-01-24 2017-05-10 厦门大学 一种t1/t2双模态纳米造影剂的制备方法
RU2633918C2 (ru) * 2016-04-01 2017-10-19 Общество с ограниченной ответственностью "Фармаг" Способ лечения злокачественных новообразований с помощью магнитной гипертермии и фармацевтические композиции для применения в указанном способе

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102264632A (zh) * 2008-12-24 2011-11-30 NURIVista株式会社 超顺磁性掺镁铁氧体纳米粒子的制造方法及该纳米粒子
CN104001173A (zh) * 2014-06-09 2014-08-27 上海师范大学 一种水溶性多功能CoFe2O4@MnFe2O4@聚吡咯卫星结构纳米材料及其制备方法和应用
RU2633918C2 (ru) * 2016-04-01 2017-10-19 Общество с ограниченной ответственностью "Фармаг" Способ лечения злокачественных новообразований с помощью магнитной гипертермии и фармацевтические композиции для применения в указанном способе
CN106620730A (zh) * 2017-01-24 2017-05-10 厦门大学 一种t1/t2双模态纳米造影剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AGNIESZKA SZPAK等: "T1-T2 dual-modal MRI contrast agents based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles with surface attached gadolinium complexes", 《J. NANOPART. RES.》 *
金星 等: "纳米普鲁士蓝在肿瘤成像与治疗中的功能开发", 《生物医学工程学杂志》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116809087A (zh) * 2023-06-28 2023-09-29 东南大学 一种面向聚光解聚木质素的光热催化剂及其制备方法

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