本发明属于材料科学与生物医学的交叉领域，特别涉及一种可以用于生物体内肿瘤热疗的具有磁热效应的镁锌铁氧体及其制备方法。
背景技术：
肿瘤热疗不但具有杀伤广谱恶性肿瘤的能力，还可与化疗、放疗在临床治疗上相结合产生协同增敏的效果。同时又能减轻放、化疗治疗的毒副作用，因而被国际医学界称为“绿色疗法”。肿瘤热疗是利用肿瘤细胞和正常细胞对热的敏感性不同，通过将磁性纳米粒子注射或植入到肿瘤部位，使其在外加磁场的作用下产生能量，再将产生的能量释放给肿瘤组织，造成局部温度，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。
一般来讲，不同的热疗温度对肿瘤的治愈效果起着决定性作用。当热疗导致肿瘤内的温度达至41～46℃时，可影响肿瘤细胞生物膜功能和状态，激活溶酶体活性，抑制dna或rna及蛋白质合成，从而诱导细胞凋亡，这种热疗方法称为温热治疗法。而加热温度高于50℃以上时，可直接杀死肿瘤细胞，引起恶性肿瘤组织坏死、凝固及结痂脱落，称为热消融或热切除。
在肿瘤热疗温热治疗过程中，影响治疗效果的因素有两方面，一是磁性粒子在交变磁场中使所需加热的组织达到有效的治疗温度的快慢，二是达到有效温度后能否长时间稳定在治疗温度内而不引起附近正常组织的永久性损伤。所以需要获得在交变磁场作用下，在体外可以15min内达到43℃，并能长时间稳定在43～50℃的材料。而在肿瘤热疗热消融过程中，需要材料快速达到50℃以上，在体外2min内可以升温到60℃的材料则有望实现体内的热消融治疗。
高性能磁性铁氧体纳米结构作为一类具有特殊功能性的材料，在磁共振(mr)成像、肿瘤磁感应热疗、靶向药物载体、模拟过氧化物酶等生物医学领域有着广泛的应用。这类磁性纳米结构的高性能，主要体现在它们具有均一的尺寸、规则的形貌、高的磁性和交流磁热效应、良好的生物相容性、高的靶向性和体内长循环能力等方面。目前学术界研究较多的肿瘤热疗材料是锰锌铁氧体纳米粒子，而对其他磁性铁氧体材料研究甚少。因此有必要对其他磁性铁氧体材料进行研究，从而制备出更多应用于肿瘤热疗的材料。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，发明人经长期的技术与实践探索，从而成功制备出一种在交变磁场作用下，在体外可以短时间内达到43℃，并能长时间稳定在43～50℃或者是短时间达到60℃的镁锌铁氧体，该镁锌铁氧体制备方法简单，具有良好的磁性能和磁热性能，有望作为一种肿瘤热疗材料应用于肿瘤热疗中。
本发明的目的之一在于提供一种镁锌铁氧体。
本发明的目的之二在于提供上述镁锌铁氧体的制备方法。
本发明的目的之三在于提供上述镁锌铁氧体的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供一种镁锌铁氧体，所述镁锌铁氧体mg1-xznxfe2o4(0.1≤x≤0.9)，粒径为20～100nm；所述镁锌铁氧体中mg2+和zn2+的摩尔百分比分别为90～10mol％和10～90mol％；
优选的，所述镁锌铁氧体是由金属阳离子溶液中添加热碱溶液使其共沉淀，经煅烧后制成；
进一步优选的，所述镁锌铁氧体：
mg2+和zn2+的摩尔百分比为90mol％：10mol％，煅烧温度为500℃～600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为70mol％：30mol％，煅烧温度为500℃～600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为50mol％：50mol％，煅烧温度为600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为40mol％：60mol％，煅烧温度为500～800℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为10mol％：90mol％，煅烧温度为900℃～1000℃；
本发明的第二个方面，提供上述镁锌铁氧体的制备方法，所述制备方法为将三种金属盐作为原料，加热碱液通过共沉淀技术，经煅烧后制得镁锌铁氧体纳米粒子。
优选的，所述三种金属盐均为可溶性金属盐；
进一步优选的，所述三种金属盐为氯化镁、氯化锌和氯化铁；
具体的，所述制备方法为：
s1.将三种金属盐按比例溶解于水中制成混合溶液并加热至50～70℃(优选为60℃)；
s2.将碱液加热至50～70℃(优选为60℃)后添加至步骤s1.混合溶液中保温0.5～2h(优选为1h)至沉淀完全；
s3.将步骤s2.溶液升温至90～110℃(优选为100℃)保温1.5～3h(优选2h)，去加热后继续搅拌5～7h(优选为6h)得沉淀颗粒；
s4.将步骤s3.中的沉淀颗粒洗涤、干燥、研磨后置于不同温度下煅烧1.5～3h(优选为2h)，冷却后即得镁锌铁氧体粉末。
优选的，所述步骤s1.中，混合溶液金属离子浓度为0.5m；
优选的，所述步骤s2.中，碱液为naoh溶液，浓度为0.4m；
优选的，所述步骤s4.中，干燥处理具体为：先在80℃下干燥3h，然后在120℃干燥3h；
优选的，所述步骤s4.中，煅烧处理条件为：升温速率为5℃/min，煅烧温度为200～1000℃；
进一步优选的，煅烧温度为500～1000℃。
本发明的第三个方面，提供上述镁锌铁氧体在作为肿瘤热疗材料中的应用。
具体的，所述镁锌铁氧体在频率为215khz的外磁场诱导下，升温可以短时间内达到43℃，并长时间稳定在43～50℃范围内或者快速达到60℃以上。
本发明的有益技术效果：
本发明工艺过程为通过共沉淀法掺杂mg2+、zn2+一步制备镁锌铁氧体。
首先通过共沉淀法制备特定煅烧温度下不同比例掺杂的镁锌铁氧体，进而通过改变不同掺杂比例的镁锌铁氧体的煅烧温度，最终获得一系列不同掺杂比例下可用于体内肿瘤热疗的镁锌铁氧体。
本发明制备方法简单，不需要昂贵设备，同时制备得到镁锌铁氧体具有良好的磁性能和磁热性能，其可在频率为215khz的外磁场诱导下，升温可以控制在43～50℃范围内或者快速达到60℃以上，有望应用于肿瘤热疗，因此本发明镁锌铁氧体具有良好的工业化应用前景和实际应用之价值。
附图说明
图1镁锌铁氧体eds图。
图2x＝0.1，t＝600℃时煅烧的热效应曲线图。
图3高频感应加热设备图。
图4x＝0.5，t＝600℃时煅烧的sem图。
图5x＝0.5，t＝600℃时煅烧的热效应曲线图。
图6不同掺杂比例不同煅烧温度镁锌铁氧体的xrd图。
图7x＝0.6，t＝600℃时煅烧的vsm图。
图8x＝0.6，t＝600℃时煅烧的热效应曲线图。
图9x＝0.6，t＝500℃时煅烧的热效应曲线图。
图10x＝0.9，t＝900℃时煅烧的热效应曲线图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如前所述，目前学术界研究较多的肿瘤热疗材料是锰锌铁氧体纳米粒子，而对其他磁性铁氧体材料研究甚少。因此有必要对其他磁性铁氧体材料进行研究，从而制备出更多应用于肿瘤热疗的材料。
有鉴于此，本发明的一个具体实施方式中，提供一种镁锌铁氧体，所述镁锌铁氧体mg1-xznxfe2o4(0.1≤x≤0.9)，粒径为20～100nm；所述镁锌铁氧体中mg2+和zn2+的摩尔百分比分别为90～10mol％和10～90mol％；
本发明的又一具体实施方式中，所述镁锌铁氧体是由金属阳离子溶液中添加热碱溶液使其共沉淀，经煅烧后制成；
本发明的又一具体实施方式中，所述镁锌铁氧体：
mg2+和zn2+的摩尔百分比为90mol％：10mol％，煅烧温度为500℃～600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为70mol％：30mol％，煅烧温度为500℃～600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为50mol％：50mol％，煅烧温度为600℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为40mol％：60mol％，煅烧温度为500～800℃；
mg2+和zn2+的摩尔百分比为10mol％：90mol％，煅烧温度为900℃～1000℃；
本发明的又一具体实施方式中，提供上述镁锌铁氧体的制备方法，所述制备方法为将三种金属盐作为原料，加热碱液通过共沉淀技术，经煅烧后制得镁锌铁氧体纳米粒子。
本发明的又一具体实施方式中，所述三种金属盐均为可溶性金属盐；
本发明的又一具体实施方式中，所述三种金属盐为氯化镁、氯化锌和氯化铁；
本发明的又一具体实施方式中，所述制备方法为：
s1.将三种金属盐按比例溶解于水中制成混合溶液并加热至50～70℃(优选为60℃)；
s2.将碱液加热至50～70℃(优选为60℃)后添加至步骤s1.混合溶液中保温0.5～2h(优选为1h)至沉淀完全；
s3.将步骤s2.溶液升温至90～110℃(优选为100℃)保温1.5～3h(优选2h)，去加热后继续搅拌5～7h(优选为6h)得沉淀颗粒；
s4.将步骤s3.中的沉淀颗粒洗涤、干燥、研磨后置于不同温度下煅烧1.5～3h(优选为2h)，随炉冷却，即得镁锌铁氧体粉末。
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤s1.中，混合溶液金属离子浓度为0.5m；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤s2.中，碱液为naoh溶液，浓度为0.4m；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤s4.中，干燥处理具体为：先在80℃下干燥3h，然后在120℃干燥3h；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤s4.中，煅烧处理条件为：升温速率为5℃/min，煅烧温度为200～1000℃；
本发明的又一具体实施方式中，煅烧温度为500～1000℃；
本发明的又一具体实施方式中，当mg2+和zn2+的摩尔百分比为90mol％：10mol％时，煅烧温度为500℃～600℃；
本发明的又一具体实施方式中，当mg2+和zn2+的摩尔百分比为70mol％：30mol％时，煅烧温度为500℃～600℃；
本发明的又一具体实施方式中，当mg2+和zn2+的摩尔百分比为50mol％：50mol％时，煅烧温度为600℃；
本发明的又一具体实施方式中，当mg2+和zn2+的摩尔百分比为40mol％：60mol％时，煅烧温度为500～800℃；
本发明的又一具体实施方式中，当mg2+和zn2+的摩尔百分比为10mol％：90mol％时，煅烧温度为900℃～1000℃；
本发明的又一具体实施方式中，提供上述镁锌铁氧体在作为肿瘤热疗材料中的应用。
具体的，所述镁锌铁氧体在频率为215khz的外磁场诱导下，升温可以短时间内达到43℃，并长时间稳定在43～50℃范围内或者快速达到60℃以上。
下面结合具体实施例对本发明做详细描述，但本发明所保护内容不仅限于此。
实施例1：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子90，zn2+离子10。
1)准确称取分析纯级的mgcl2·6h2o3.6598g、zncl20.2726g、fecl3·6h2o11.0103g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4208g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在600℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。eds测其元素如图1所示，测试其磁热效应升温曲线如图2所示。
采用dhu型光纤测温仪测量磁流体在交变磁场中的温度变化。在高频感应加热设备(输出电流选择40a，设备如图3所示)的紫铜线圈围成的交变磁场中，将制备好的镁锌铁氧体放置在磁场中，周围填充泡沫保温，减少磁流体与外界的热交换，将光纤测温仪的探头插入镁锌铁氧体粉末内部，待温度示数恒定后打开感应加热装置，记录镁锌铁氧体的温度变化。
spg-20b高频感应加热设备主要参数：输入功率：20kva；输出电流：5～60a；振荡频率：50～250khz。紫铜线圈圈径约25cm，共8匝，电流最高60a，频率恒定为215khz。光纤测温仪主要技术指标：测温范围：-40～150℃；分辨率：0.1℃；测量误差：±1℃。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能可以达到：在室温26.9℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，1min内温度可以升到60℃以上，升温速度快，并且达到的温度高，有望应用于肿瘤热消融技术。
实施例2：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子50，zn2+离子50。
1)准确称取分析纯级的mgcl2·6h2o2.0356g、zncl21.3655g、fecl3·6h2o10.9155g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4124g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在600℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。sem测其形貌如图4所示，测试其磁热效应升温曲线如图5所示。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能可以达到：在室温26.8℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，90s内温度可以升到60℃以上，升温速度快，并且达到的温度高，有望应用于肿瘤热消融技术。
实施例3：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子40，zn2+离子60。
1)准确称取分析纯级的mgcl2·6h2o1.6254g、zncl21.6363g、fecl3·6h2o10.9132g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4575g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在600℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。xrd测其成分如图6所示，vsm测其磁性能如图7所示，测试其磁热效应升温曲线如图8所示。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能可以达到：在室温32.5℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，5min内温度可以升到44℃，并最终长时间稳定在45～47℃，有望应用于肿瘤温热治疗技术。
实施例4：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子40，zn2+离子60。
1)准确称取分析纯级的mgcl2·6h2o1.6274g、zncl21.6361g、fecl3·6h2o10.8582g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4718g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在500℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。xrd测其成分如图6所示，测试其磁热效应升温曲线如图9所示。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能可以达到：在室温34.6℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，14min内温度可以升到43℃，并最终长时间稳定在43～45℃，有望应用于肿瘤温热治疗技术。
实施例5：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子10，zn2+离子90。
1)准确称取分析纯级的mgcl2.6h2o0.4073g、zncl22.4533g、fecl3.6h2o10.8285g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4138g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在900℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。xrd测其成分如图6所示，测试其磁热效应升温曲线如图10所示。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能可以达到：在室温34.7℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，6min内温度可以升到44℃，并最终长时间稳定在48～50℃，有望应用于肿瘤温热治疗技术。
对照例1：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子10，zn2+离子90。
1)准确称取分析纯级的mgcl2.6h2o0.4073g、zncl22.4533g、fecl3.6h2o10.8285g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4138g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在800℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能：在室温35.2℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，经过790s温度上升到38℃，之后又经过520s温度上升到39℃，升温速度慢，温度很难达到热疗温度。
对照例2：
掺杂mg2+、zn2+摩尔配比为(mol％)：mg2+离子30，zn2+离子70。
1)准确称取分析纯级的mgcl2.6h2o1.2203g、zncl21.9065g、fecl3.6h2o10.8145g溶解在120ml蒸馏水中配置金属阳离子溶液，之后使用磁力搅拌器将金属阳离子溶液充分混合并加热至60℃。
2)准确称取分析纯级的粒状naoh6.4048g，溶解在400ml的蒸馏水中配置溶液，之后将naoh溶液加热至60℃，迅速转移到热阳离子溶液中，同时保持搅拌和加热大约1小时直到完全沉淀。
3)在100℃的温度下继续加热2小时，之后关掉加热，继续搅拌6小时。
4)将沉淀的颗粒洗涤数次，并在80℃下干燥3h，在120℃干燥3h，冷却后在玛瑙研钵中研磨成粉末。
5)将研磨后的样品在600℃下煅烧2小时，冷却后测试其成分、形貌、磁性能及其热效应曲线。
本发明所制备镁锌铁氧体主要性能：在室温22.8℃时，在频率为215khz的外磁场诱导下，66s后温度升到28℃，之后一直在27～29℃内浮动，不能达到热疗温度。
上述对照例表明不同的mg2+和zn2+的摩尔百分比和不同的煅烧温度可能无法制备获得适用于肿瘤热疗的镁锌铁氧体材料。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。