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Appl Phy Lett:新磁性材料自我加热,高温治疗癌症

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  3. 磁性冷材料
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来源:生物谷 2015-03-09 13:48

近日,来自澳洲莫纳斯大学的研究人员通过研究开发出了一种特殊类型的磁性材料,其可以实现一种非凡的自我调节的加热效应,从而为科学家们开发新型的高温癌症热疗法提供一定的思路,相关研究刊登于国际杂志Applied Physics Letters上。

2015年3月9日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自澳洲莫纳斯大学的研究人员通过研究开发出了一种特殊类型的磁性材料,其可以实现一种非凡的自我调节的加热效应,从而为科学家们开发新型的高温癌症热疗法提供一定的思路,相关研究刊登于国际杂志Applied Physics Letters上。

可以被机体健康细胞“容忍”的温度一直被认为可以来破坏癌细胞,而一种利用磁性颗粒的新方法或许可以被引入组织中,通过加热来实现杀灭癌细胞治疗癌症的目的,但是这项新技术还远远没有成为一种标准化的程序被使用。其中一种阻碍这种加热技术发展的问题就是磁性颗粒热容量的不充足,而在这项研究中,研究人员发现了一种新型材料,其不仅可以被快速加热,而且还可以快速阻断其自身热量的增加。

另外这种新型磁性材料可以达到足以杀灭肿瘤细胞的温度,但其却不会影响机体正常细胞的功能;研究者Suzuki教授指出,这种较强的自我调节的热效应是其它材料所无法比拟的,其为开发治疗癌症的新型策略带来了巨大希望。研究者目前正在调查一种名为磁制冷材料,其作为一种一级磁性材料引起了许多研究者的关注,这种材料的特性就是其会受限于居里温度,即位于这一点时任何磁性材料都会经历改变。

研究者表示,我们在研究中选择这些材料,是因为居里温度这个点所在的温度范围是进行高效癌症热疗法的关键理想范围,由于一级磁性材料所具有的超强的热效应,其可以在有效摧毁癌细胞的同时又对机体健康组织的侵入极少,因此这对于后期开发新型的癌症高温治疗方法将带来巨大的帮助和希望。(生物谷Bioon.com)

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Extraordinary induction heating effect near the first order Curie transition

M. R. Barati1, C. Selomulya2, K. G. Sandeman3,4 and K. Suzuki1,a)

While materials with a 1st order Curie transition (T C) are known for the magnetic cooling effect due to the reversibility of their large entropy change, they also have a great potential as a candidate material for induction heating where a large loss power is required under a limited alternating magnetic field. We have carried out a proof-of-concept study on the induction heating effect in 1st order ferromagnetic materials where the temperature is self-regulated at T C. LaFe11.57Si1.43H1.75, a well-known magnetocaloric material, was employed in this study because T C of this compound (319 K) resides in the ideal temperature range for hyperthermia treatment of cancerous cells. It is found that the hysteresis loss of LaFe11.57Si1.43H1.75 increases dramatically near T C due to the magnetic phase coexistence associated with the 1st order magnetic transition. The spontaneous magnetization (M s) shows a very abrupt decrease from 110 Am2kg−1 at 316 K to zero at 319 K. This large M s immediately below T C along with the enhanced irreversibility of the hysteresis curve result in a specific absorption rate as large as 0.5 kWg−1 under a field of 8.8 kAm−1 at 279 kHz. This value is nearly an order of magnitude larger than that observed under the same condition for conventional iron oxide-based materials. Moreover, the large heating effect is self-regulated at the 1st order T C (319 K). This proof-of-concept study shows that the extraordinary heating effect near the 1st order Curie point opens up a novel alloy design strategy for large, self-regulated induction heating.

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