一种磁热纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物医学技术领域，本发明专利技术提供了一种磁热纤维及其制备方法和应用。将聚乳酸的三氟乙醇溶液和铁钴石墨纳米囊混合后进行静电纺丝，得到磁热纤维。本发明专利技术在基本不改变磁热纤维成分的情况下，制备得到了具有两种典型纤维结构的各向同性或各向异性的磁热纤维。铁钴石墨纳米囊在磁热纤维中具有优异的稳定性和抗干扰能力；磁热纤维具有良好的升温能力，在交变磁场中可升温至35～75℃，在循环加热六次的过程中，磁热纤维显示出优异的热稳定性；此外，磁热纤维还具有良好的细胞相容性，细胞在磁热纤维表面具有良好的黏附和增殖能力；磁热纤维的溶血率低至0.75

【技术实现步骤摘要】
一种磁热纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物医学
，尤其涉及一种磁热纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生物体对热刺激的响应主要是通过瞬时受体电位香草酸亚家族成员1(TRPV1)来实现的，当温度超过42℃时，TRPV1由于构象改变，离子通道被打开，使得细胞外阳离子(主要是钙离子)内流产生极化动作电位，可触发神经递质的释放、细胞分泌以及肌肉收缩等生理活动。因此热刺激在神经调节、免疫调节和癌症治疗领域具有广泛的应用。
[0003]热刺激疗法是一种古老的治疗方法，距今3000多年前就记载有热疗相关的外科手术。古老的热刺激疗法主要是通过热凝固变性使蛋白质发生不可逆的损伤，尽管具有一定疗效，但存在感染风险高、特异性差以及疗效不可控等问题。目前，精准可控的局部热疗由于安全性高和可标准化操作等优势而得到了广泛的关注。例如：微波热疗，其原理是将微波(915
‑
2450MHz)发生电极放置于治疗部位，诱导组织中水分子的振荡摩擦转化为热量；光热疗，其原理是将光热材料在光照下(如：NIR
‑
I：750
‑
950nm，NIR
‑
II：1000
‑
1400nm)从激发态恢复到基态时，释放热量；磁热疗，其原理是将磁热材料在交变磁场下(小于4.5
×
108A/m
·
s)由于N
é
el
‑
Brownian弛豫释放热量。然而，微波在短时间内造成大面积的热凝固变性和不可逆的坏死，以及光在组织穿透力上存在穿透力有限的固有问题，这都限制了热刺激疗法在安全性和有效性上的发展。
[0004]磁热由于其无穿透深度限制以及分子水平的精度、可实现纳米尺度上局部温度的远程精确控制，而被广泛应用于物质递送、热敏性膜受体的激活和细胞信号转导等方面。铁磁性材料在交变磁场中可大量释放热量，但在磁场中由于较大的矫顽力而发生聚集，这极大地影响了磁热的精度和稳定性。因此急需开发一种稳定性良好，且不受磁场影响的新型磁热材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种磁热纤维及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种磁热纤维的制备方法，包含下列步骤：
[0008]将聚乳酸的三氟乙醇溶液和铁钴石墨纳米囊混合后进行静电纺丝，即得所述的磁热纤维。
[0009]作为优选，所述聚乳酸的三氟乙醇溶液中聚乳酸的质量分数为8～12％。
[0010]作为优选，所述磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数为2.0～7.8％。
[0011]作为优选，所述静电纺丝的电压为7～9kV，所述静电纺丝的泵流速为0.4～0.6mL/h。
[0012]作为优选，所述静电纺丝的接收距离为14～16cm。
[0013]作为优选，所述静电纺丝的温度为20～30℃。
[0014]作为优选，所述静电纺丝的湿度为40～60％。
[0015]本专利技术还提供了所述制备方法得到的磁热纤维。
[0016]本专利技术还提供了所述磁热纤维在制备热刺激响应材料中的应用。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术提供了一种磁热纤维的制备方法，方便简单，可规模化生产；其中，静电纺丝技术是一种参杂纤维和表面喷涂的制作工艺，易于多次批量生产；其次，本专利技术参杂的铁钴石墨纳米囊是一种优异的磁热转化材料，具有超高的饱和磁化强度(Ms＝197.2emu/g)，与比损耗功率(SLP)呈正比关系，因此制备得到的磁热纤维同样具有优异的磁热效果。最后，磁热纤维的主要成分为聚乳酸和铁钴石墨纳米囊，聚乳酸是FDA批准的一种广泛应用于生物医学领域的高分子聚合物材料，铁钴石墨纳米囊是一种被石墨包裹的金属材料，石墨是一种惰性无毒的无机材料，因此不会发生金属的泄露而引起细胞毒性。
[0019](2)本专利技术在不改变磁热纤维成分的情况下，能够制备出具有两种典型纤维结构的各向同性或各向异性的磁热纤维。各向同性磁热纤维表面结构中纤维走向杂乱交错，具有典型的各向同性特征，直径为1.16
±
0.18μm；各向异性磁热纤维表面结构中纤维走向统一，具有典型的各向异性特征，直径为0.82
±
0.15μm；纤维中均能够检测到大量的碳、铁、钴元素，具有较明显的元素共定位。
[0020](3)本专利技术提供的磁热纤维中具有强烈的铁钴石墨纳米囊拉曼信号，在模拟的生理环境下4周未见明显的泄露情况，铁钴石墨纳米囊在磁热纤维中具有优异的稳定性和抗干扰能力；同时，磁热纤维具有良好的升温能力，在交变磁场中可升温至35～75℃，且在循环加热六次的过程中，磁热纤维显示出优异的热稳定性；磁热纤维的磁热转化能力随纤维厚度、磁场强度和铁钴石墨纳米囊质量分数的提高而增强，铁钴石墨纳米囊质量分数和厚度呈现出非线性正相关，磁场强度呈现出线性正相关。
[0021](4)本专利技术提供的磁热纤维具有良好的细胞相容性，细胞在磁热纤维表面具有良好的黏附和增殖能力；磁热纤维溶血率低至0.75
±
0.5％，具有良好的血液相容性。
附图说明
[0022]图1为实施例1中各向同性磁热纤维和各向异性磁热纤维的结构图；其中(a)为实施例1中各向同性磁热纤维的扫描电镜图以及元素扫描图；(b)为实施例1中各向异性磁热纤维的扫描电镜图以及元素扫描图；(c)为实施例1中各向同性磁热纤维的直径分布图；(d)为实施例1中各向异性磁热纤维的直径分布图；
[0023]图2为实施例2中磁热纤维与聚乳酸纤维的拉曼表征图和钴元素含量图；其中(a)为实施例2中磁热纤维与聚乳酸纤维的拉曼信号(D峰)共聚焦图；(b)为实施例2中磁热纤维、铁钴石墨纳米囊和聚乳酸纤维的拉曼表征图；(c)为实施例2中磁热纤维与聚乳酸纤维在不同时间点的钴元素含量图；
[0024]图3为实施例2中磁热纤维的磁热转化能力图；其中(a)为实施例2中不同含量铁钴石墨纳米囊的磁热纤维在交变磁场下的红外热成像图；(b)为实施例2中不同含量铁钴石墨纳米囊的磁热纤维在交变磁场下的磁热转化能力图；(c)为实施例2中不同厚度的铁钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维在交变磁场下的磁热转化能力图；(d)为实施例2中铁
钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维在不同磁场强度交变磁场下的磁热转化能力图；(e)为实施例2中铁钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维在交变磁场下的循环热升温曲线图；
[0025]图4为实施例2中磁热纤维和聚乳酸纤维的人脐静脉血管内皮细胞作用图；其中(a)为实施例2中磁热纤维和聚乳酸纤维与正常细胞孵育后的活死染色荧光图；(b)为实施例2中磁热纤维、玻璃平板和聚乳酸纤维与正常细胞孵育的细胞增殖图；(c)为实施例2中磁热纤维和聚乳酸纤维与血细胞孵育后的溶血率统计图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁热纤维的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：将聚乳酸的三氟乙醇溶液和铁钴石墨纳米囊混合后进行静电纺丝，即得所述的磁热纤维。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸的三氟乙醇溶液中聚乳酸的质量分数为8～12％。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数为2.0～7.8％。4.如权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为7～9k...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓，李玲，夏昕，石蕊，尹志威，王昚，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：