多孔铁磁性微晶玻璃的制备及磁性能研究

摘要

当癌细胞被加热到约42～45℃时就会大量被杀死，而正常细胞被加热到48℃以上也不会死亡．因此，温热疗法将肿瘤部位加热至43～48℃以上，有选择性地杀死癌细胞而又不伤害正常细胞，被认为是一种没有副作用的治疗癌症的有效方法。温热疗法作为一种有效的治癌新方法正成为国内外医学界研究的热点，而寻找一种既能够安全地植入人体内部又能够产生足够热量的热种子材料成为研究的焦点问题。以Fe2O3-CaO-SiO2为基础组分并添加少量B2O3、P2O5的铁磁性微晶玻璃作为热种子材料，可以将磁滞生热所需的强磁性与良好的生物活性相结合，即使长期滞留在人体内也无不良影响，因此对于治疗处于人体组织深处的肿瘤具有重要价值。 本文以铁钙硅玻璃为主要研究体系，当玻璃组成点落在这个三元相图的磁铁矿初晶区时，经过热处理会析出磁铁矿晶相。改变玻璃的化学组成、热处理制度可以控制其晶相含量、晶粒尺寸及磁性质，调节玻璃的化学组成可以使玻璃同时具有良好的磁性和生物活性。针对目前所用的热种子材料所存在的问题，本文选用具有潜在生物活性的铁钙硅玻璃系统，通过适当添加五氧化二磷，使玻璃在生理溶液中能够形成骨组织的成分羟基磷灰石，因而具有生物活性。采用发泡剂将铁磁性微晶玻璃制成多孔性的组织结构，其中的孔隙可以作为化学药物的载体，在体内进行缓慢释放药物，达到化疗和热疗的双重效果。 研究的内容为基础玻璃熔融析晶法制取铁磁性微晶玻璃热种子材料，确定以Fe2O3-CaO-SiO2为主体并添加少量B2O3和P2O5的基础玻璃组成，采用石英坩埚在1380℃的温度下熔化成均匀、纯净并具有光泽的黑色玻璃体。采用DTA、XRD分析确定合理的热处理制度制得以Fe3O4为主晶相的微晶玻璃，对所制得的微晶玻璃进行磁性能测试及生物活性试验。 经研究发现，合理的基础玻璃组成中Fe2O3的质量百分数为40％左右，热处理制度是在1060℃下保温，热处理时的气氛应为在还原性气氛。本课题中制得的微晶玻璃的单位质量最大磁化强度达到了22.6A·m-1·g-1。通过模拟体液的浸泡实验，证明添加了少量P2O5后由Fe2O3-CaO-SiO2体系制得的铁磁性微晶玻璃表面能够生成骨组织的主要成分羟基磷灰石，说明微晶玻璃热种子材料具有生物活性。在治疗骨肿瘤时通过外科手术一次性植入病变部位，可以长时间的存在在人体中，减少病人的手术痛苦，并可进行反复进行热疗。 本文创新之处为选择炭粉作为发泡剂、在1160℃的发泡温度下制得孔径为几十个微米的铁磁性多孔微晶玻璃，使铁磁性微晶玻璃既具有较强的磁性和良好的生物活性的要求，同时又可将化学药物填充于多孔微晶玻璃的孔隙中，使铁磁性多孔微晶玻璃能够作为化学药物的载体在人体中进行化学药物缓慢释放，达到对癌细胞进行物理和化学双重治疗的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2温热疗法的主要机理

1.2.1产热机理

1.2.2温度控制

1.2.3温度测量与控制

1.2.4磁场频率与强度的选择

1.3热种子材料

1.3.1铁氧体

1.3.2合金铁磁材料

1.3.3铁磁性微晶玻璃

1.4温热疗法的发展前景

1.5问题的提出及研究思路

1.5.1目前热种子材料存在的问题

1.5.2本文研究思路

第二章基础玻璃的制备

2.1研究内容

2.1.1微晶玻璃的分类

2.1.2基础玻璃组成

2.1.3材料的磁性能

2.1.4材料的生物相容性及生物活性

2.1.5多孔性材料的制备

2.2基础玻璃的制备

2.3微晶玻璃的制备

第三章基础玻璃的差热分析

3.1差热分析原理及应用

3.2基础玻璃的差热分析

3.3热处理制度

第四章样品的X-射线衍射分析

4.1物相定性分析方法

4.2样品的X-射线衍射分析

4.3微晶玻璃SEM分析

第五章磁性能分析

5.1磁铁矿Fe3O4

5.2微晶玻璃的磁性能

第六章多孔微晶玻璃制备

6.1多孔材料的性能

6.2发泡剂的选用

6.3 SEM照片分析

第七章微晶玻璃的生物活性

7.1微晶玻璃的生物活性

7.2微晶玻璃的生物活性实验

第八章结论

8.1结论

8.2今后的工作方向

参考文献

附：已发表的文章

致谢