RU2554496C9 - Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы - Google Patents

Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы Download PDF

Info

Publication number
RU2554496C9
RU2554496C9 RU2012115915/15A RU2012115915A RU2554496C9 RU 2554496 C9 RU2554496 C9 RU 2554496C9 RU 2012115915/15 A RU2012115915/15 A RU 2012115915/15A RU 2012115915 A RU2012115915 A RU 2012115915A RU 2554496 C9 RU2554496 C9 RU 2554496C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ferromagnetic
nanoparticles
particles
switchable
substrate
Prior art date
Application number
RU2012115915/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2554496C2 (ru
RU2012115915A (ru
Inventor
Эккехард БРЮК
Original Assignee
Технисе Университейт Делфт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Технисе Университейт Делфт filed Critical Технисе Университейт Делфт
Publication of RU2012115915A publication Critical patent/RU2012115915A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2554496C2 publication Critical patent/RU2554496C2/ru
Publication of RU2554496C9 publication Critical patent/RU2554496C9/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/012—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
    • H01F1/015—Metals or alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1039—Sintering only by reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H23/00—Compounds containing boron, silicon, or a metal, e.g. chelates, vitamin B12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/825—Metallothioneins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K16/00—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14—Treatment of metallic powder
    • B22F1/142—Thermal or thermo-mechanical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к способу получения органических частиц субстрата, связанных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, к применению таких частиц для гипертермического лечения организма и к медикаменту для гипертермического лечения. Способ получения заключается в том, что в качестве ферромагнитных наночастиц применяют такие наночастицы, которые сначала не являются ферромагнитными, но становятся ферромагнитными при понижении температуры, эти сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами субстрата, и далее посредством понижения температуры связанные с частицами субстрата наночастицы становятся ферромагнитными, причем переключаемые ферромагнитные наночастицы сначала при температурах от 22°C или выше не являются ферромагнитными, а становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур меньше чем 22°С. Переключаемая ферромагнитная наночастица содержит Μn и дополнительно Fe и/или As и предпочтительно имеет Fe2P-структуру или Na-Zn-13-структуру, или содержит La, Fe и Si. Изобретение обеспечивает предотвращение агломерации частиц и увеличение среднего размера частиц. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Description

Изобретение относится к способу получения органических частиц субстрата, связанных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами, соответствующими диагностическим частицам субстрата, и применению наночастиц такого рода для гипертермического лечения.
В рамках изобретения под выражением "ферромагнитный" понимают как "ферромагнитный", так и "магнитный".
Магнитные частицы уже сегодня разносторонне применяются для маркирования и манипуляции биологическими объектами. Связанные с антителами магнитные частицы применяются, например, для магнитного диагностирования заболеваний. Проблемой при получении такого рода малых частиц в диапазоне нанометров является склонность магнитных частиц к образованию комьев и агрегатов. Это усложняет равномерное присоединение антител к магнитным частицам, и размер частиц нежелательно сильно возрастает.
Магнитные частицы, такие как коллоиды, применяются, например, для гипертермического лечения, особенно в терапии рака. Гипертермия является видом лечения рака, в котором ткань тела подвергается действию высоких температур до 45°С. Было установлено, что высокие температуры могут повреждать и убивать раковые клетки, обычно с лишь небольшими побочными эффектами на нормальную ткань. Благодаря умерщвлению раковых клеток и разрушению клеточной структуры гипертермия может применяться для уменьшения опухолей. При этом желательно применять более подходящие магнитные частицы, которые могут нагреваться в человеческом теле также посредством радиоволн.
Далее известно связывание веществ с магнетокалорическими свойствами, таких как MnFeP0,35As0,65 и MnAs, с полимерными носителями для фармакологических агентов. Заявка WO 2008/044963 описывает такого рода связанные частицы носителя, в которых нагреванием магнетокалорических материалов можно менять свойства высвобождения связанной с ними полимерной матрицы для фармакологического действующего вещества, так что действующее вещество может выделяться целенаправленно.
Задачей настоящего изобретения является предоставление усовершенствованного способа получения связанных с включаемыми ферромагнитными наночастицами органических частиц субстрата, которые можно применять особенно в качестве биомаркеров, биосенсоров, гипертермических агентов или фармацевтических материалов-носителей.
Задача согласно изобретению решается посредством способа получения органических частиц субстрата, соединенных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в диапазоне от 10 до 1000 нм, причем в качестве ферромагнитных наночастиц применяются такие наночастицы, которые сначала не являются ферромагнитными, но становятся ферромагнитными при понижении температуры, эти сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами субстрата, и в дальнейшем посредством понижения температуры наночастицы, связанные с частицами субстрата, становятся ферромагнитными.
Далее задача решается посредством диагностических частиц субстрата, которые содержат органические частицы субстрата, связанные с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в диапазоне от 10 до 1000 нм, причем частицы субстрата имеют специфический связывающий эффект для анализируемого вещества.
Далее задача решается посредством применения переключаемых ферромагнитных наночастиц, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры, для изготовления медикамента для гипертермического лечения человеческого или животного организма.
Далее задача решается посредством медикамента для гипертермического лечения человеческого или животного организма, содержащего переключаемые ферромагнитные наночастицы со средним диаметром частиц в диапазоне от 10 до 1000 нм, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры.
Согласно изобретению было установлено, что переключаемые ферромагнитные наночастицы могут применяться соответствующим образом для получения биомаркеров, биосенсоров, гипертермических агентов или фармацевтических материалов-носителей. Под "переключаемыми" понимают такие ферромагнитные наночастицы, которые сначала не являются ферромагнитными, но становятся ферромагнитными при понижении температуры. После получения наночастиц из исходных веществ они сначала не являются ферромагнитными, а становятся только при охлаждении. При этом предпочтительно при температуре окружающей среды (22°С) наночастицы сначала неферромагнитны и становятся ферромагнитными при понижении температуры до значений ниже комнатной температуры.
Под "наночастицами" понимают такие частицы, которые имеют средний диаметр частиц в диапазоне от 10 до 1000 нм, предпочтительно 20-500 нм, особенно 50-200 нм. При этом средний диаметр частиц определяют предпочтительно рассеянием лазерного света или электронной микроскопией. Предпочтительно речь идет об усредненном по массе диаметре частиц. Нижняя граница размера частиц ограничена тем, что еще при температуре окружающей среды или температуре применения частицы должны быть ферромагнитными. Обычно это еще верно при минимальном диаметре частиц 10 нм.
Для получения частиц субстрата изначально неферромагнитные наночастицы вносятся обычно в дисперсию, например дисперсию водную или на водной основе, и в диспергированной форме связываются с органическими частицами субстрата. Так как наночастицы в этот момент не являются ферромагнитными, можно надежно предотвратить агломерацию частиц и тем самым увеличение среднего размера частиц. Позднее эта дисперсия может быть применена, например, для гипертермического лечения.
В качестве органических частиц субстрата рассматриваются любые соответствующие частицы субстрата, которые опосредуют требуемый эффект. При этом органические частицы субстрата должны иметь соответствующие якорные группы, которые допускают соединение с ферромагнитными наночастицами. Может оказаться возможным, например, что органические частицы субстрата наносятся на ферромагнитные наночастицы в качестве покрытия или пленки. Также возможны и известны специалисту другие соединения. Органические частицы субстрата могут быть выбраны из широкого диапазона соответствующих частиц субстрата. В случае с биомаркерами речь идет, например, об антителах или биологических или органических синтетических веществах, которые позже вступают во взаимодействие с другими веществами. Например, ферромагнитные наночастицы могут соединяться с антителами, которые в свою очередь вступают в связь с антигенами, чтобы таким образом получить биомаркеры или биосенсоры. Связанные с определенными антителами частицы применяются, например, для магнитного диагностирования заболеваний. Для количественной диагностики важно при этом иметь возможность использовать ферромагнитные наночастицы по возможности с небольшим изменением размера частиц, так как в конечном итоге считается часть ферромагнитных наночастиц.
Биомаркеры могут применяться, например, в экологическом анализе, в анализе воды и крови, например, на белки, углеводы или гормоны.
Биосенсоры могут служить для обнаружения любых биологических примесей/компонентов, например, в жидкостях или газовых потоках. В этом случае органические частицы субстрата имеют сайты связывания для анализируемых или количественно определяемых веществ. Для обнаружения определяемых веществ эффективны биосенсоры биологические системы на различно высоком интеграционном уровне. Такими биологическими системами могут быть, например, антитела, ферменты, органеллы или микроорганизмы. Иммобилизованная биологическая система биосенсора вступает во взаимодействие с аналитом. При этом это приводит к физико-химическим изменениям. Определение глюкозы в крови в течение или после операций становится возможным благодаря иммобилизации фермента глюкозооксидазы. Области применения для биосенсоров в анализе воды и сточной воды можно подразделить на биосенсоры для определения отдельных компонентов, биосенсоры для определения токсичности и мутагенности, а также биосенсоры для определения биохимической потребности кислорода (BSB). Содержание бактерий вод для купания или сточных вод можно определить с помощью биосенсора.
Концентрацию пенициллина в биореакторе, в котором культивируются штаммы грибов, можно определить с помощью биосенсора. Биологический компонент примененного при этом сенсора здесь представляет собой фермент ацилаза.
В случае органических частиц субстрата может речь идти также о фармацевтических материалах-носителях, которые присоединяют фармакологические действующие вещества. Такого рода органические полимерные частицы субстрата описаны, например, в WO 2008/044963. Особенно следует обратить внимание на страницу 16, строку 18 - страницу 17, строку 11 этого описания.
Биоактивными соединениями, которые могут связываться с частицами субстрата, являются, например, антигены, антитела, нуклеотиды, гелеобразователи, ферменты, бактерии, дрожжи, грибы, вирусы, полисахариды, жиры, белки, гормоны, углеводороды, а также клеточный материал. Последние могут применяться в качестве материалов биосенсоров. Для дополнительного описания можно обратить внимание на WO 2008/044963, особенно страницу 17.
Биосенсоры (биочипы) обычно применяются в композициях сенсоров для биоаналитических задач в биотехнологии. Примерами являются иммунные образцы, которые применяются в широкой области в клинической диагностике для определения заболеваний или физиологических состояний. Для описания биосенсоров можно обратить внимание на WO 2008/044963, страницу 17, строку 25 - страницу 18, строку 17.
Биомаркеры и биосенсоры особенно применяются для количественного определения или измерения концентраций биологических активных веществ.
Полученные в конечном итоге органические частицы субстрата, связанные с ферромагнитными наночастицами, имеют в целом средний диаметр частиц в диапазоне от предпочтительно 1,1 до 5 раз, особенно предпочтительно 1,2-2 раз больше диаметра магнетокалорических частиц.
Сначала при температурах 22°С или выше переключаемые ферромагнитные наночастицы предпочтительно являются неферромагнитными и становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур меньше чем 22°С.
Переключаемые ферромагнитные наночастицы предпочтительно обнаруживают Virgin-эффект структуры, так что при первом охлаждении изначально неферромагнитных наночастиц критическая температура перехода в ферромагнитное состояние (критическая температура 1) ниже, чем при последующем повторном нагревании и охлаждении (критическая температура 2).
При этом критическую температуру 1 проходят только при первом охлаждении, в то время как критическую температуру 2 проходят при последующих циклах нагревания/охлаждения. Критическая температура 1 предпочтительно лежит ниже 22°С, предпочтительно <0°С, особенно<-15°С, особенно <-25°С, а критическая температура 2 выше 22°С, например, температура тела ±2°С.
Переключаемые ферромагнитные наночастицы могут быть выбраны из всех соответствующих наночастиц. Переключаемые ферромагнитные наночастицы предпочтительно содержат Мn и дополнительно Fe и/или As и предпочтительно имеют Fe2Р-структуру или Na-Zn-13-структуру. Альтернативно они могут содержать La, Fe и Si.
Материалом переключаемых ферромагнитных наночастиц особенно предпочтительно является MnFe (P/As, Si/Ge) с Fe2Р-структурой или MnAs с при необходимости Cu и/или Fe в качестве примесей, или LaFeSiH.
Форма записи „Р/As" и „Si/Ge" означает, что могут быть представлены каждый из/соответственно фосфор, мышьяк или фосфор и мышьяк или кремний, германий или кремний и германий.
Соответствующие композиции также описаны в WO 2008/044963.
Переключаемые ферромагнитные наночастицы предпочтительно обнаруживают магнетокалорические свойства. При этом наночастицы предпочтительно обнаруживают гистерезис и адиабатическое изменение температуры от 2 до 6 К/Тесла, например, напряженность поля около 4 К/Тесла. Гистерезис составляет предпочтительно по меньшей мере 5 К.
Примененные согласно изобретению ферромагнитные или термомагнитные материалы могут быть получены любыми подходящими способами.
Получение ферромагнитных или термомагнитных материалов осуществляется, например, посредством превращения твердой фазы исходных элементов или исходных сплавов для материала в шаровой мельнице, последующего прессования, спекания и отжига в атмосфере инертного газа и последующего медленного охлаждения до комнатной температуры. Способ такого рода описан, например, в J. Appl. Phys. 99, 2006, 08Q107.
Также возможна обработка в течение формования из расплава. Посредством этого возможно более гомогенное распределение элементов, которое приводит к улучшенному магнетокалорическому эффекту, смотри Rare Metals, т.25, октябрь 2006, страницы 544-549. В описанном там способе исходные элементы сначала индукционно плавятся в атмосфере газа аргона и затем в расплавленном состоянии распыляются через сопло на вращающийся медный барабан. Происходит спекание при 1000°С и медленное охлаждение до комнатной температуры.
Далее для получения можно обратить внимание на WO 2004/068512.
Полученные этими способами материалы часто обнаруживают большой термический гистерезис. Например, в соединениях Fe2Р-типа, которые замещены германием или кремнием, наблюдаются большие значения для термического гистерезиса в большом диапазоне от 10 К и более.
Примененные согласно изобретению материалы предпочтительно обнаруживают гистерезис по меньшей мере 5 К, особенно предпочтительно по меньшей мере 6,5 К, предпочтительно в температурном диапазоне между температурой тела и выше 42°С.
Предпочтительным является способ получения ферромагнитных или термомагнитных материалов, включающий следующие стадии:
a) взаимодействие химических элементов и/или сплавов в стехиометрии, которая соответствует материалу на основе металлов, в твердой и/или жидкой фазе,
b) при необходимости переведение продукта взаимодействия из стадии а) в твердое тело,
c) спекание и/или отжиг твердого тела из стадии а) или b),
d) охлаждение спеченного и/или отожженного твердого тела из стадии с).
Термический гистерезис может регулироваться и может достигаться большой магнетокалорический эффект, если материалы на основе металлов после спекания и/или отжига быстро или медленно охлаждаются до температуры окружающей среды.
На стадии а) способа происходит взаимодействие элементов и/или сплавов, которые содержатся в будущем ферромагнитном или термомагнитном материале, в стехиометрии, которая соответствует ферромагнитному или термомагнитному материалу, в твердой или жидкой фазе.
Предпочтительно взаимодействие на стадии а) осуществляется совместным нагреванием элементов и/или сплавов в закрытой емкости или в экструдере или превращением твердой фазы в шаровой мельнице. Особенно предпочтительно проводится превращение твердой фазы, которое особенно происходит в шаровой мельнице. Превращение такого рода принципиально известно, смотри приведенные выше описания. При этом в соответствующих массовых частях в виде порошка смешивают обычно порошки отдельных элементов или порошки сплавов из двух или более отдельных элементов, которые представлены в будущем ферромагнитном или термомагнитном материале. В случае необходимости можно дополнительно осуществить измельчение смеси, чтобы получить микрокристаллическую порошковую смесь. Эта порошковая смесь нагревается предпочтительно в шаровой мельнице, что ведет к дополнительному уменьшению, а также хорошему перемешиванию и к реакции твердой фазы в порошковой смеси. Альтернативно смешивают отдельные элементы в выбранной стехиометрии в качестве порошка и затем плавят.
Совместное нагревание в закрытой емкости допускает фиксирование летучих компонентов и контроль стехиометрии. Непосредственно при совместном применении фосфора последний в открытой системе мог бы легко испаряться.
За взаимодействием непосредственно следует спекание и/или отжиг твердого тела, причем могут быть предусмотрены одна или несколько промежуточных стадий. Например, полученная на стадии а) твердая фаза может прессоваться, прежде чем она будет спекаться и/или отжигаться. Благодаря этому повышается плотность материала, так что при будущем применении налицо будет высокая плотность термомагнитного материала. Прессование само по себе известно и может быть проведено с помощью или без вспомогательных средств для прессования. При этом может применяться любая соответствующая форма для прессования. Посредством прессования уже возможно изготовить формованное тело в заданной трехмерной структуре. За прессованием может непосредственно следовать спекание и/или отжиг стадии с) с последующим охлаждением или закаливанием стадии d).
Для получения наночастиц может добавляться измельчение.
Альтернативно возможно подавать твердую фазу, полученную из шаровой мельницы, в способ формования из расплава. Способы формования из расплава известны сами по себе и описаны, например, в Rare Metals, т.25, октябрь 2006, страницы 544-549, а также в WO 2004/068512.
Посредством быстрого центрифугирования расплава (охлаждение расплава на вращающемся диске) достигается высокая скорость переработки, так как последующее спекание и отжиг может быть сокращен. Именно в техническом масштабе получение ферромагнитных или термомагнитных материалов становится таким образом значительно экономичнее. Также к высокой скорости переработки приводит распылительная сушка, особенно при этом может быть легко задан требуемый размер частиц.
Охлаждение должно было происходить не слишком быстро, чтобы получить достаточно высокие значения гистерезиса.
Альтернативно на стадии b) может быть проведено распылительное охлаждение, при котором расплав композиции из стадии а) распыляют в башне для распылительной сушки. При этом башня для распылительной сушки может, например, дополнительно охлаждаться. В башнях для распылительной сушки часто достигаются скорости охлаждения в диапазоне от 103 до 105 К/с, особенно около 104 К/с. Распылительное охлаждение может происходить в электрическом поле для получения монодисперсных частиц.
Спекание и/или отжиг твердого тела происходит на стадии с) предпочтительно сначала при температуре в диапазоне от 500 до 1800°С для спекания и далее при более низкой температуре для отжига. Эти значения особенно относятся к порошкам.
Спекание предпочтительно проводится за временной интервал от 1 до 50 часов, особенно предпочтительно 2-20 часов, особенно 5-15 часов. Отжиг предпочтительно проводится за время в диапазоне от 10 до 100 часов, особенно предпочтительно 10-60 часов, особенно 30-50 часов. Точные временные интервалы при этом могут быть приведены в соответствие в зависимости от материала практических требований.
При применении способа формования из расплава временной интервал для спекания или отжига может сильно сокращаться, например до временных интервалов от 5 минут до 5 часов, предпочтительно 10 минут-час. В сравнении с обычными значениями 10 часов для спекания и 50 часов для отжига получается крайне выгодное время/предельное преимущество по времени.
Посредством спекания/отжига дело доходит до плавления/сваривания границ ядер, так что материал дополнительно уплотняется.
Посредством плавления и быстрого или медленного охлаждения на стадии b) вместе с тем может существенно понижаться продолжительность для стадии с). Это делает возможным также непрерывное получение ферромагнитных или термомагнитных материалов.
Согласно изобретению особенно предпочтительной является последовательность способа:
a) превращение твердой фазы химических элементов и/или сплавов в стехиометрии, которая соответствует ферромагнитному или термомагнитному материалу, в шаровой мельнице,
b) формование из расплава или придание формы полученному на стадии а) материалу,
c) отжиг твердого тела из стадии b) на протяжении от 10 секунд или 1 минуты до 5 часов, предпочтительно 30 минут до 2 часов, при температуре в диапазоне от 430 до 1200°С, предпочтительно 800 -1000°С.
d) закаливание или охлаждение отожженного твердого тела из стадии с).
Альтернативно на стадии с) может происходить измельчение полученных слоев с получением порошка.
Определение размера частиц ферромагнитных наночастиц предпочтительно происходит рассеянием лазерного света, как описано.
Переключаемые ферромагнитные наночастицы, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры, согласно изобретению применяются предпочтительно для получения медикамента для гипертермического лечения человеческого или животного организма. При этом наночастицы предпочтительно являются магнетокалорическими. Гипертермическое лечение служит особенно для лечения рака, как уже изложено вначале.
Изобретение относится также к медикаменту для гипертермического лечения человеческого или животного организма, содержащему описанные переключаемые ферромагнитные наночастицы, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры.
При этом частицы становятся предпочтительно ферромагнитными при охлаждении. Непосредственно при лечении рака наночастицы должны были быть ферромагнитными в температурном диапазоне от 37 до 42°С. При более высоких температурах или при предпочтительно максимальной температуре 42°С согласно варианту выполнения изобретения они могут утратить свой ферромагнитный характер. Это приводит к исключению гистерезиса при перегреве, так что вещества утрачивают свое ферромагнитное свойство и могут быть просто выведены из организма.
Это термическое исключение должно было бы происходить при более высоких температурах, чем температурах, при которых уничтожается рак.
Особенно важно для всех применений, что ферромагнитные наночастицы являются ферромагнитными при температуре окружающей среды (22°С) или при температуре использования.
В качестве предпочтительного материала применяется MnFe (P, Si), который обнаруживает неожиданное свойство, что он после получения при комнатной температуре (22°С) не является магнитным. Только после того как он непродолжительно охлаждается на несколько градусов ниже определенной критической температуры, он является магнитным при комнатной температуре и выше нее. Соответствующие свойства представлены в приложенном изображении на Фиг.1. Изображение показывает температурную зависимость намагниченности MnFeP0,50Si0,50. Кривая (1) показывает Virgin-эффект, то есть поведение при первом охлаждении. Кривая (2) показывает поведение при следующем за ним нагревании, (3) - при следующем за ним охлаждении. Гистерезис ферромагнитного материала, который точно больше 5 К, очень хорошо распознаваем.
Немагнитное свойство вначале может значительно упрощать связывание с антителами, так что магнитный биомаркер можно получить значительно проще, чем до сих пор. Для применения - in vitro биосовместимость не является важной, так что возможно соединение с любыми соответствующими органическими частицами субстрата. При применении in vivo должны были обращать внимание по возможности на хорошую совместимость органических частиц субстрата с человеческим или животным организмом. Наряду с гипотермическим подавлением рака частицы согласно изобретению могут также применяться в качестве ЯМР-контрастных веществ.
При гипертермии может быть дополнительно полезным, что представленный на фигуре материал, после того как он один раз был нагрет выше Т2, не является более ферромагнитным и тем самым может быть проще выведен.
Изобретение раскрывается посредством следующих примеров.
Пример 1
Вакуумированные кварцевые ампулы, которые содержали спрессованные пробы MnFePGe, выдерживали в течение 10 часов при 1100°С, чтобы спечь порошок. За этим спеканием следовал отжиг при 650°С в течение 60 часов, чтобы достичь гомогенизации. Следовало медленное охлаждение в печи до комнатной температуры. XRD-образцы показывают, что все пробы кристаллизуются в структуре Fe2Р-типа. При этом были получены следующие композиции:
Mn1,1Fe0,9P0,81Ge0,19; Mn1,1Fe0,9P0,78Ge0,22; Mn1,1Fe0,9P0,75Ge0,25 и Mn1,2Fe0,8P0,81Ge0,19. Наблюдаемые значения для термического гистерезиса для каждой их этих проб больше 10 К. Посредством быстрого охлаждения гистерезис можно уменьшить.
Термический гистерезис при этом определяли в магнитном поле 0,5 Тесла.
Температура Кюри может быть установлена посредством изменения соотношения Mn/Fe и концентрации Ge, также значение для термического гистерезиса.
Температура Кюри и термический гистерезис уменьшаются с возрастающим соотношением Mn/Fe. В результате MnFePGe-соединения обнаруживают относительно большие значения МСЕ-магнитокалорического эффекта в низком поле.
Пример 2
Материал MnFeP0,50Si0,50 получали, как описано в примере 1. Температурная зависимость намагниченности показана на Фиг.1.

Claims (9)

1. Способ получения органических частиц субстрата, связанных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, отличающийся тем, что в качестве ферромагнитных наночастиц применяют такие наночастицы, которые сначала не являются ферромагнитными, но становятся ферромагнитными при понижении температуры, эти сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами субстрата, и далее посредством понижения температуры связанные с частицами субстрата наночастицы становятся ферромагнитными, причем переключаемые ферромагнитные наночастицы сначала при температурах от 22°C или выше не являются ферромагнитными, а становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур меньше чем 22°С, причем переключаемая ферромагнитная наночастица содержит Μn и дополнительно Fe и/или As и предпочтительно имеет Fe2P-структуру или Na-Zn-13-структуру, или содержит La, Fe и Si.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что органические частицы субстрата, связанные с переключаемыми ферромагнитными наночастицами, являются биомаркерами, биосенсорами, гипертермическими агентами или фармацевтическими материалами-носителями.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переключаемая ферромагнитная наночастица имеет MnFe(P/As, Si/Ge) с Fe2P-структурой или MnAs при необходимости с Cu и/или Fe в качестве примесей, или LaFeSiH.
4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что переключаемые ферромагнитные наночастицы проявляют магнетокалорические свойства.
5 Диагностические частицы субстрата, которые содержат органические частицы субстрата, связанные с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, причем частицы субстрата обладают специфичным связывающим действием для анализируемого вещества и переключаемые ферромагнитные наночастицы сначала при температурах от 22°C или выше не являются ферромагнитными, а становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур меньше чем 22°С, причем сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами субстрата и в дальнейшем посредством понижения температуры наночастицы, связанные с частицами субстрата, становятся ферромагнитными.
6. Диагностические частицы субстрата по п. 5, отличающиеся тем, что они проявляют признаки, определенные в одном из пп. 2-4.
7. Применение переключаемых ферромагнитных наночастиц, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры, для получения препарата для гипертермического лечения человеческого или животного организма, причем переключаемые ферромагнитные наночастицы сначала при температурах от 22°C или выше не являются ферромагнитными и становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур меньше чем 22°C, причем сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами и в дальнейшем посредством понижения температуры наночастицы, связанные с частицами субстрата, становятся ферромагнитными.
8. Применение по п. 7, отличающееся тем, что переключаемые ферромагнитные наночастицы являются магнетокалорическими.
9. Применение по п. 7 или 8 для лечения рака.
10. Медикамент для гипертермического лечения человеческого или животного организма, содержащий переключаемые ферромагнитные наночастицы со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, которые становятся ферромагнитными при понижении температуры, причем переключаемые ферромагнитные наночастицы сначала при температурах от 22°C или выше не являются ферромагнитными, а становятся ферромагнитными посредством охлаждения до температур менее чем 22°C, причем сначала неферромагнитные наночастицы в диспергированной форме связываются с органическими частицами и в дальнейшем посредством понижения температуры наночастицы, связанные с частицами субстрата, становятся ферромагнитными.
RU2012115915/15A 2009-09-21 2010-09-17 Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы RU2554496C9 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09170811 2009-09-21
EP09170811.5 2009-09-21
PCT/EP2010/063733 WO2011033084A1 (de) 2009-09-21 2010-09-17 Schaltbare ferromagnetische nanoteilchen enthaltende substrate

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2012115915A RU2012115915A (ru) 2013-10-27
RU2554496C2 RU2554496C2 (ru) 2015-06-27
RU2554496C9 true RU2554496C9 (ru) 2016-06-20

Family

ID=43085806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115915/15A RU2554496C9 (ru) 2009-09-21 2010-09-17 Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы

Country Status (10)

Country Link
US (2) US8632814B2 (ru)
EP (1) EP2481061A1 (ru)
JP (1) JP6037831B2 (ru)
KR (1) KR20120070590A (ru)
CN (1) CN102714080A (ru)
AU (1) AU2010297237B2 (ru)
BR (1) BR112012006267A2 (ru)
RU (1) RU2554496C9 (ru)
TW (1) TWI504397B (ru)
WO (1) WO2011033084A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2373957C2 (ru) * 2006-10-13 2009-11-27 Александр Метталинович Тишин Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и применение его для создания лекарственных средств и способа регулируемой управляемой доставки лекарственного средства или биологически активного вещества с регулируемой десорбцией его
US9968549B2 (en) * 2012-03-23 2018-05-15 King Abdullah University Of Science And Technology Magnetically controlled permeability membranes
WO2015089579A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Monash University Magnetic material for heating

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2295933C2 (ru) * 2005-06-17 2007-03-27 ООО "Перспективные магнитные технологии и консультации" Способ проведения магнитной терапии злокачественных образований

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1018668C2 (nl) * 2001-07-31 2003-02-03 Stichting Tech Wetenschapp Materiaal geschikt voor magnetische koeling, werkwijze voor het bereiden ervan en toepassing van het materiaal.
BR0318065B1 (pt) 2003-01-29 2014-12-23 Stichting Tech Wetenschapp Material que pode ser usado para refrigeração magnética, e, método para a fabricação e aplicação do mesmo
JP2007516216A (ja) * 2003-09-12 2007-06-21 バンクラプシー エステート オブ ファークス， インコーポレイテッド 生物学的に活性な因子の部位特異的送達のための、磁気成分および生体適合性ポリマーを含む磁気標的化可能な粒子
JP4399771B2 (ja) * 2003-10-08 2010-01-20 日立金属株式会社 磁性粒子とその製造方法、及び磁性粒子ユニット
US7842281B2 (en) * 2004-05-10 2010-11-30 The Florida State University Research Foundation Magnetic particle composition for therapeutic hyperthermia
JP4624222B2 (ja) * 2005-09-13 2011-02-02 戸田工業株式会社 導電部形成用粒子
KR100851933B1 (ko) * 2005-12-02 2008-08-12 연세대학교 산학협력단 망간 산화물 나노입자를 포함하는 자기공명 영상제
JP2007291437A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Hitachi Metals Ltd 磁気冷凍作業ベッド用の焼結体およびその製造方法
RU2373957C2 (ru) 2006-10-13 2009-11-27 Александр Метталинович Тишин Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и применение его для создания лекарственных средств и способа регулируемой управляемой доставки лекарственного средства или биологически активного вещества с регулируемой десорбцией его
EP2184262B1 (en) * 2007-07-26 2012-12-26 Tokyo Institute of Technology Process for production of surface-coated inorganic particles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2295933C2 (ru) * 2005-06-17 2007-03-27 ООО "Перспективные магнитные технологии и консультации" Способ проведения магнитной терапии злокачественных образований

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011033084A1 (de) 2011-03-24
AU2010297237B2 (en) 2015-08-20
JP6037831B2 (ja) 2016-12-07
EP2481061A1 (de) 2012-08-01
US20140093934A1 (en) 2014-04-03
JP2013505569A (ja) 2013-02-14
TWI504397B (zh) 2015-10-21
US20110070620A1 (en) 2011-03-24
US8632814B2 (en) 2014-01-21
AU2010297237A1 (en) 2012-05-03
RU2554496C2 (ru) 2015-06-27
RU2012115915A (ru) 2013-10-27
CN102714080A (zh) 2012-10-03
TW201116285A (en) 2011-05-16
BR112012006267A2 (pt) 2016-05-31
KR20120070590A (ko) 2012-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Srinivasan et al. Applications of cobalt ferrite nanoparticles in biomedical nanotechnology
DE112006004066B4 (de) Magnetischer Träger und medizinisches Präparat zur kontrollierbaren Zuführung und Freisetzung von Wirkstoffen, Herstellungsverfahren dafür und Behandlungsverfahren unter Verwendung davon
Krueger Beyond the shine: recent progress in applications of nanodiamond
Sounderya et al. Use of core/shell structured nanoparticles for biomedical applications
Kalishwaralal et al. Biosynthesis of silver and gold nanoparticles using Brevibacterium casei
Akbarzadeh et al. Magnetic nanoparticles: preparation, physical properties, and applications in biomedicine
Liu et al. Superparamagnetic nanosystems based on iron oxide nanoparticles for biomedical imaging
Gan et al. A magnetic, reversible pH-responsive nanogated ensemble based on Fe3O4 nanoparticles-capped mesoporous silica
Perez et al. Novel magnetic nanocomposite injectables: calcium phosphate cements impregnated with ultrafine magnetic nanoparticles for bone regeneration
DE10224352A1 (de) Thermosensitive Polymerträger mit veränderbarer physikalischer Struktur für die biochemische Analytik, Diagnostik und Therapie
CN106362148B (zh) 一种普鲁士蓝纳米介晶细胞膜包覆修饰方法
Chockalingam et al. Gum arabic modified Fe 3 O 4 nanoparticles cross linked with collagen for isolation of bacteria
Mahmoud Synthesis, characterization, optical and antimicrobial studies of polyvinyl alcohol–silver nanocomposites
Markova et al. Synthesis and properties of core–shell fluorescent hybrids with distinct morphologies based on carbon dots
RU2554496C9 (ru) Субстраты, содержащие переключаемые ферромагнитные наночастицы
Egawa et al. A DNA hybridization system for labeling of neural stem cells with SPIO nanoparticles for MRI monitoring post-transplantation
Wang et al. Characteristics and effects on dental pulp cells of a polycaprolactone/submicron bioactive glass composite scaffold
Song et al. Multi-target cell therapy using a magnetoelectric microscale biorobot for targeted delivery and selective differentiation of SH-SY5Y cells via magnetically driven cell stamping
CN100573750C (zh) 双包覆水基磁流体及其制备方法
EP2512513B1 (en) Nanoparticle clusters formed from individual nanoparticles of two or more types
Zhang et al. A facile method to synthesize magnetic polymer nanospheres with multifunctional groups
Liu et al. Synthesis of monodispersed calcium ferrite (CaFe2O4) nanocubes with hydrophilic surface for pH-induced drug release and tongue squamous cell carcinoma treatment
Huang et al. Effects of in situ biomineralization on microstructural and mechanical properties of hydroxyapatite/polyethylene composites
Sharma et al. Interactions of ferrimagnetic glass/glass-ceramics with bovine serum albumin
CN107159901A (zh) 一种磁性合金纳米球体与立方体可控制备的方法

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150918

TH4A Reissue of patent specification