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四氧化三铁纳米微粒强化射频消融热能传输的实验研究

张泽富  
【摘要】: 目的: 合成四氧化三铁纳米微粒并检测其物理特性。 材料和方法: 以氯化铁和氯化亚铁为基本原料,在氮气驱氧和强碱条件下,采用化学共沉淀法合成四氧化三铁纳米微粒悬液。氯化亚铁(FeCl2.4H2O)和氯化铁(FeCl3.6H2O)以1:2的摩尔比溶解于50℃含5%聚乙二醇(PEG-6000) 50ml去离子水中,盛于250ml三口烧瓶内,密闭条件下以2L/min的流量通入氮气30min驱除氧气,迅速滴入氨水,维持pH值在10-12,同时强力搅拌(800-1000rpm),持续反应30min后结束。以5%聚乙二醇溶液反复洗涤至溶液中性,磁性分离得黑色胶状沉淀,溶于适量去离子水中,并加入适量油酸钠(Sodium Oleate, SO),混合溶液置于灭菌高压锅内,150℃条件下加热2h,反应结束得黑色混悬液。 结果: 合成黑色悬液经真空干燥后,采用X线衍射仪(X-Ray difrraction,XRD)检测终产物成分为四氧化三铁;透射电镜检(Transmission Electron Microscope,TEM)检测微粒呈球形,颗粒均匀,分散良好,粒径为12.35±1.41nm; Zeta电位仪及粒径仪测量其Zeta电位为-52.35±2.14mV,平均粒径为12.35±5.41nm.;产品终浓度为4.5% (0.195mol/L)。经4个月观测,纳米材料悬浮稳定无沉淀。 结论: 自制四氧化三铁纳米微粒颗粒均匀,性质稳定,可作为实验研究之用。 目的: 探讨自制四氧化三铁纳米微粒对细胞增殖的影响和急性毒性以及主要脏器的分布。 材料与方法: 以MTT法检测FFO-NPs对HepG2细胞增殖情况的影响;通过灌胃、腹腔注射及静脉注射三种不同的给药方式,给予实验小鼠不同容积和浓度的FFO-NPs溶液,观察急性毒性反应和组织病理改变;组织切片Prussian blue染色检测纳米FFO-NPs在主要脏器的等级分布,并依据免疫组织化学染色诊断方法,分析铁质微粒粒径的代谢变化。 结果: FFO-NPs对HepG2细胞的增值具有轻微的影响;纳米微粒主要分布于肝脏和脾脏,其次为肺部,心脏和肾脏分布最低;铁质微粒粒径的量化分析结果较等级评估更能反应其代谢分布情况。该纳米材料的小鼠灌胃半数致死剂量LD506000.0 mg/kg,最大无毒性剂量ED0为750.0mg/kg;腹腔注射LD504500.0mg/kg,ED0为1250.0mg/kg;静脉注射LD50 1250.0mg/kg, ED0为750.0 mg/kg;五种主要检测脏器未见明显病理改变。 结论: FFO-NPs对细胞增殖影响较小,在实验小鼠体内的急性毒性很低,适合实验研究。 目的: 评价自制四氧化三铁纳米微粒促进射频消融热量生成和散发、扩大消融范围的效果,并探讨其机理。 材料和方法: 实验采用体外凝胶模型和活体动物模型两种方式检测FFO-NPs对射频消融的增效作用。体外实验:在5%浓度凝胶模型中添加不同浓度的FFO-NPs,构成标准容积为1L的柱形模块,置于含生理盐水水槽中,在凝胶中心插入单极射频电极,调定功率(30W)和温度(90℃±2),在射频过程中插入4枚热偶温度计,以射频电极为中心,测量间距为0.5cm不同测温点的最大升温情况,与空白组进行对照。体内实验:以实验兔肝脏为实验对象。实验组采用动脉导管灌注方法,以生理浓度标准(15mg/kg),向肝脏内注入自制FFO-NPs,超声导向下对肝脏左叶进行射频消融。48小时后对动物肝脏进行MR检测后处死动物,取肝脏大体标本,进行病理检测。比较MR与大体标本检测结果,并与空白组对照。 结果: 体外实验中,四氧化三铁纳米微粒可以明显促进热量扩散与传输,纳米微粒的浓度与温度提升之间存在非线性指数幂关系;体内实验结果显示,加入纳米微粒组消融直径和面积均超出空白组(p0.01);MR对消融范围的评估与病理结果之间相关系数为0.82;四氧化三铁通过促进射频磁场产热和提升热能传输扩大消融范围。 结论: 经动脉导管技术灌注四氧化三铁纳米微粒进入动物肝脏,在射频消融术中具有促进热能的生成与传输、扩大消融范围的功能,可用于临床实验研究。


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