CN115679472A - 一种磁热纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物医学技术领域，本发明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±0.5％，具有良好的血液相容性。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学技术领域，尤其涉及一种磁热纤维及其制备方法和应用。
背景技术
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。
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Néel-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。
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。
发明内容
本发明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。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种磁热纤维的制备方法，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。
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％。
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％。
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。
作为优选，所述静电纺丝的接收距离为14～16cm。
作为优选，所述静电纺丝的温度为20～30℃。
作为优选，所述静电纺丝的湿度为40～60％。
本发明还提供了所述制备方法得到的磁热纤维。
本发明还提供了所述磁热纤维在制备热刺激响应材料中的应用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明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，本发明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。
(2)本发明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***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。
(3)本发明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。
(4)本发明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
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；
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；
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；
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
本发明提供了一种磁热纤维的制备方法，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。
在本发明中，所述聚乳酸的三氟乙醇溶液中聚乳酸的质量分数优选为8～12％，进一步优选为9～11％，更优选为9.5～10.5％。
在本发明中，铁钴石墨纳米囊通过化学气相沉积法制备得到，本发明提供了一种铁钴石墨纳米囊的制备方法，包含下列步骤：
将二氧化硅、硝酸铁、硝酸钴和甲醇混合，通入甲烷进行加热，得到铁钴石墨纳米囊。
在本发明中，所述二氧化硅为气相二氧化硅，所述硝酸铁为九水合硝酸铁，所述硝酸钴为六水合硝酸钴。
在本发明中，所述二氧化硅、硝酸铁、硝酸钴和甲醇的质量体积比优选为0.8～1.2g：0.135～0.155g：0.095～0.115g：180～220mL，进一步优选为0.9～1.1g：0.140～0.150g：0.100～0.110g：190～210mL，更优选为0.95～1.05g：0.143～0.147g：0.103～0.107g：195～205mL。
在本发明中，所述混合的超声频率优选为20～40kHz，进一步优选为25～35kHz，更优选为28～32kHz；所述混合的超声时间优选为0.8～1.2h，进一步优选为0.9～1.1h，更优选为0.95～1.05h。
在本发明中，混合结束后，顺次进行旋蒸、干燥和粉碎，得到混合粉末，然后再通入甲烷进行加热。
在本发明中，旋蒸用来除去甲醇，所述旋蒸的温度优选为40～60℃，进一步优选为45～55℃，更优选为48～52℃；所述旋蒸的时间优选为0.5～1.5h，进一步优选为0.7～1.3h，更优选为0.9～1.1h；所述干燥的温度优选为70～90℃，进一步优选为75～85℃，更优选为77～83℃；所述干燥的时间优选为8～12h，进一步优选为9～11h，更优选为9.5～10.5h。
在本发明中，所述甲烷的流速优选为350～450cm3/min，进一步优选为370～430cm3/min，更优选为390～410cm3/min；所述加热的温度优选为700～900℃，进一步优选为750～850℃，更优选为770～830℃；所述加热的时间优选为4～6min，进一步优选为4.5～5.5min，更优选为4.7～5.3min。
在本发明中，加热结束后，顺次进行冷却、酸蚀和洗涤，最后加入聚氧乙烯(100)硬脂基醚进行超声粉碎，得到铁钴石墨纳米囊。
在本发明中，酸蚀用来腐蚀颗粒表面的二氧化硅，所述酸蚀的试剂为氢氟酸；所述洗涤的溶液为去离子水和乙醇，洗涤至中性后加入聚氧乙烯(100)硬脂基醚；所述聚氧乙烯(100)硬脂基醚与混合粉末的质量比优选为7～9：650～750，进一步优选为7.5～8.5：670～730，更优选为7.8～8.2：690～710。
在本发明中，所述超声粉碎的频率优选为20～40kHz，进一步优选为25～35kHz，更优选为28～32kHz；所述超声粉碎的时间优选为0.8～1.2h，进一步优选为0.9～1.1h，更优选为0.95～1.05h。
在本发明中，所述磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数优选为2.0～7.8％，进一步优选为3.0～6.0％，更优选为4.0～5.0％。
在本发明中，所述静电纺丝的电压优选为7～9kV，进一步优选为7.5～8.5kV，更优选为7.7～8.3kV；所述静电纺丝的泵流速优选为0.4～0.6mL/h，进一步优选为0.45～0.55mL/h，更优选为0.47～0.53mL/h。
在本发明中，所述静电纺丝的接收距离优选为14～16cm，进一步优选为14.5～15.5cm，更优选为14.7～15.3cm。
在本发明中，所述静电纺丝的温度优选为20～30℃，进一步优选为22～28℃，更优选为24～26℃。
在本发明中，所述静电纺丝的湿度优选为40～60％，进一步优选为45～55％，更优选为47～53％。
在本发明中，所述静电纺丝的接收装置为滚轮或静止的金属平面；所述滚轮的转速优选为1800～2200rpm，进一步优选为1900～2100rpm，更优选为1950～2050rpm。
在本发明中，当静电纺丝的接收装置为滚轮时，得到的磁热纤维为各向异性磁热纤维；当静电纺丝的接收装置为静止的金属平面时，得到的磁热纤维为各向同性磁热纤维。
在本发明中，静电纺丝结束后，用刀片将纤维从接收装置上剥离，得到磁热纤维膜，真空干燥处理后待用；所述干燥的温度优选为20～30℃，进一步优选为22～28℃，更优选为24～26℃；所述干燥的真空度优选为5～10pa，进一步优选为6～9pa，更优选为7～8pa。
本发明还提供了所述制备方法得到的磁热纤维。
本发明还提供了所述磁热纤维在制备热刺激响应材料中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将0.85g气相二氧化硅、0.142g九水合硝酸铁和0.1g六水合硝酸钴溶解在190mL甲醇中，在32kHz下超声处理0.9h，在52℃旋蒸1.2h除去甲醇，将得到的粉末在77℃下干燥11h并粉碎；取0.5g混合粉末放入管式炉中，控制甲烷气体的流速为380cm3/min，在750℃下加热4.5min，冷却后用氢氟酸腐蚀颗粒表面的二氧化硅，使用去离子水和乙醇将颗粒洗涤至中性后加入5.5mg的聚氧乙烯(100)硬脂基醚，在32kHz下超声粉碎0.9h，得到铁钴石墨纳米囊；
将聚乳酸的三氟乙醇溶液(聚乳酸的质量分数为9％)和铁钴石墨纳米囊混合，制备静电纺丝液，设置静电纺丝机电压为7.5kV，泵流速为0.46mL/h，接收距离为14.5cm，滚轮转速为1920rpm，温度为23℃，湿度为47％，纺丝结束后用刀片将纤维从滚轮上剥离，得到各向异性磁热纤维膜(磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数为7.8％)，在温度为23℃，真空度为9pa的条件干燥处理后待用。
设置本实施例的对比例，控制其它条件不变，将静电纺丝机的接收装置改为静止的金属平面，得到各向同性磁热纤维膜。
利用光学显微镜观察本实施例得到的各向异性磁热纤维和各向同性磁热纤维的微观结构，将各向异性磁热纤维和各向同性磁热纤维分别固定在导电胶上，喷金60s后提高纤维表面的导电性，通过扫描电子显微镜(TESCAN)在5kV的加速电压下观察磁热纤维的表面微观结构，利用X-射线能量色散谱仪进行元素扫描分析，最后用ImageJ软件测量统计磁热纤维微观直径，得到各向同性磁热纤维的扫描电镜图以及元素扫描图，如图1(a)所示；各向异性磁热纤维的扫描电镜图以及元素扫描图，如图1(b)所示；各向同性磁热纤维的直径分布图，如图1(c)所示；各向异性磁热纤维的直径分布图，如图1(d)所示；
从图1(a)中可以看出，各向同性磁热纤维表面结构的纤维走向杂***错，具有典型的各向同性特征，元素扫描结构显示，纤维中存在碳、铁、钴元素。从图1(b)中可以看出，各向异性磁热纤维表面结构的纤维走向统一，具有典型的各向异性特征，元素扫描结构显示，纤维中存在碳、铁、钴元素。从图1(c)和图1(d)中可以得到，各向同性磁热纤维的直径为1.16±0.18μm，各向异性磁热纤维的直径为0.82±0.15μm。以上数据显示在纤维中能够检测到大量的碳、铁、钴元素，且具有较明显的元素共定位，在基本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。
实施例2
将1g气相二氧化硅、0.145g九水合硝酸铁和0.105g六水合硝酸钴溶解在200mL甲醇中，在30kHz下超声处理1h，50℃下旋蒸1h除去甲醇，将得到的粉末在80℃下干燥10h并粉碎；取0.5g混合粉末放入管式炉中，控制甲烷气体的流速为400cm3/min，在800℃下加热5min，冷却后用氢氟酸腐蚀颗粒表面的二氧化硅，使用去离子水和乙醇将颗粒洗涤至中性后加入6mg的聚氧乙烯(100)硬脂基醚，在30kHz下超声粉碎1h，得到铁钴石墨纳米囊；
将聚乳酸的三氟乙醇溶液(聚乳酸的质量分数为10％)和铁钴石墨纳米囊混合，制备静电纺丝液，设置静电纺丝机电压为8kV，泵流速为0.5mL/h，接收距离为15cm，滚轮转速为2000rpm，温度为25℃，湿度为50％，纺丝结束后用刀片将纤维从滚轮上剥离，得到各向异性磁热纤维膜(磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数为4.5％)，在温度为25℃，真空度为8pa的条件下干燥处理后待用。
以铁钴石墨纳米囊表面的石墨烯拉曼特征峰(D峰和G峰)作为内标，利用激光共聚焦倒置显微拉曼光谱仪(Invia-reflex，Renishaw)以532nm激光激发本实施例所得的磁热纤维与单纯的聚乳酸纤维，然后扫描视野可见区域，利用软件将D峰选中后，以D峰作为阳性特征与明场图片叠加后导出图片，对照实验设置为单纯的聚乳酸纤维，得到本实施例所得的磁热纤维与聚乳酸纤维的拉曼信号(D峰)共聚焦图，如图2(a)所示；本实施例所得磁热纤维、铁钴石墨纳米囊和聚乳酸纤维的拉曼表征图，如图2(b)所示；同时，将本实施例所得的磁热纤维浸泡在磷酸缓冲液中，在37℃的恒温箱中孵育0到4周，分别在0周、1周、2周和4周将磁热纤维取出，使用王水(HCl/HNO3＝3：1)浸泡，隔水加热消解纤维中的铁钴石墨纳米囊，利用电感耦合等离子体发射光谱仪(Agilent700Series)检测钴离子含量，设置对照实验为单纯的聚乳酸纤维，得到本实施例所得磁热纤维与聚乳酸纤维在不同时间点的钴元素含量图，如图2(c)所示。
从图2(a)和图2(b)中可以观察到，磁热纤维可见大量的D峰阳性信号，存在明显的D峰和G峰。在图2(c)中可以得到，磁热纤维在第0周与第1、2和4周之间均未出现明显的钴离子含量差异。以上数据显示了磁热纤维中具有强烈的铁钴石墨纳米囊拉曼信号，并在模拟的生理环境下4周未见明显的泄露情况，说明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。
设置本实施例的对比例，控制其它条件不变，调整磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数分别为0％、2.0％和7.8％，得到不同含量铁钴石墨纳米囊的磁热纤维，将铁钴石墨纳米囊质量分数为0％、2.0％、4.5％和7.8％的磁热纤维分别暴露在60mm直径的线圈中，在340kHz的频率，22.5kA/m的磁场强度下，利用红外热成像仪(FOTRIC365)监测整个升温过程，得到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，如图3(a)所示；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，如图3(b)所示。随后，将铁钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维分别制成0.12mm、0.24mm、0.36mm和0.48mm四种不同厚度的纤维膜，将它们分别暴露在60mm直径的线圈中，在340kHz的频率，22.5kA/m的磁场强度下，利用红外热成像仪监测整个升温过程，得到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，如图3(c)所示。其次，将铁钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维暴露在60mm直径的线圈中，在340kHz的频率下，分别设置磁场强度为22.5kA/m、24.7kA/m、27.0kA/m和31.5kA/m，利用红外热成像仪监测整个升温过程，得到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，如图3(d)所示。最后，将铁钴石墨纳米囊质量分数为7.8％的磁热纤维暴露在60mm直径的线圈中，在340kHz的频率，27.0kA/m的磁场强度下，循环加热6次，并利用红外热成像仪监测整个升温过程，得到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，如图3(e)所示。
从图3(a)和图3(e)中可以观察到，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；从图3(b)、图3(c)和图3(d)中可以观察到，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。
将人脐静脉血管内皮细胞(正常细胞，ATCC)以1×104cell/cm2的密度种植在本实施例所得磁热纤维(1.4mm×1.4mm)表面，加入1mL补充有10％胎牛血清和1％双抗的DMEM(完全培养基)，在含5％CO2的37℃恒温箱中培养1、3、5、7天后进行实验，在培养第3天时，将磁热纤维取出，使用PBS清洗三次，加入400μL含有钙黄绿素(1μg/mL)和碘化丙啶(1μg/mL)的无血清细胞培养基，37℃染色30分钟后，去除染色液，再用PBS清洗三次，利用激光共聚焦显微镜(Nikon)观察磁热纤维的活细胞(绿色)和死细胞(红色)，设置对照实验为单纯的聚乳酸纤维；得到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，如图4(a)所示。其次，分别在培养1、3、5、7天时，将磁热纤维取出，加入0.6mL含有10％CCK-8试剂的完全培养基，在37℃下避光孵育0.5小时后，使用酶标仪(BioTek)测量在450nm处的吸光度，设置对照实验为单纯的聚乳酸纤维以及玻璃平板；得到磁热纤维、玻璃平板和聚乳酸纤维与正常细胞孵育的细胞增殖图，如图4(b)所示。最后，用2.5mLPBS稀释2mL全血血液，将10mg的磁热纤维浸泡在0.1mLPBS中，37℃稳定10分钟后，加入0.1mL的稀释血液，在37℃中孵育1小时，随后以3000rpm的转速离心5分钟，使用酶标仪(BioTek)测量在545nm处的吸光度，设置对照实验为单纯的聚乳酸纤维，按照下列等式1计算溶血率，其中，ODtest为待检测物的吸光值，ODPBS为阴性对照，设置为未加入待检测物的吸光值，ODH2O为阳性对照，设置为加入纯水的吸光值。得到磁热纤维和聚乳酸纤维与血细胞孵育后的溶血率统计图，如图4(c)所示。
等式1：溶血率＝[(ODtest-ODPBS)/(ODH2O-ODPBS)]×100％
从图4(a)和图4(b)中可以观察到，磁热纤维表面覆盖有大量的活细胞，在视野中几乎找不到死细胞，细胞在磁热纤维表面具有良好的增殖能力，这些数据表明磁热纤维具有良好的细胞相容性，且细胞在磁热纤维表面具有良好的黏附和增殖能力。从图4(c)中可以得到，磁热纤维和聚乳酸纤维溶血率分别为0.75±0.5％和2.14±1.15％，数值均小于5％，表明磁热纤维和聚乳酸纤维均未引起溶血现象，磁热纤维具有良好的血液相容性。
实施例3
将1.15g气相二氧化硅、0.15g九水合硝酸铁和0.11g六水合硝酸钴溶解在205mL甲醇中，在25kHz下超声处理1.2h，在45℃旋蒸0.8h除去甲醇，将得到的粉末在84℃下干燥9h并粉碎；取0.5g混合粉末放入管式炉中，控制甲烷气体的流速为430cm3/min，在820℃下加热5.2min，冷却后用氢氟酸腐蚀颗粒表面的二氧化硅，使用去离子水和乙醇将颗粒洗涤至中性后加入5mg的聚氧乙烯(100)硬脂基醚，在25kHz下超声粉碎1.2h，得到铁钴石墨纳米囊；
将聚乳酸的三氟乙醇溶液(聚乳酸的质量分数为11％)和铁钴石墨纳米囊混合，制备静电纺丝液，设置静电纺丝机电压为9kV，泵流速为0.54mL/h，接收距离为16cm，滚轮转速为2100rpm，温度为27℃，湿度为52％，纺丝结束后用刀片将纤维从滚轮上剥离，得到各向异性磁热纤维膜(磁热纤维中铁钴石墨纳米囊的质量分数为5.8％)，在温度为26℃，真空度为6pa的条件下干燥处理后待用。
采用和实施例2相同的测试方法，得到本实施例中磁热纤维具有良好的升温能力，在交变磁场中可升温至32～71℃，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，磁热纤维具有良好的血液相容性，溶血率为0.81±0.5％。
由以上实施例可知，本发明提供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。各向同性磁热纤维表面结构中纤维走向杂***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。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。最后，本发明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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
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7～9kV，所述静电纺丝的泵流速为0.4～0.6mL/h。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的接收距离为14～16cm。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的温度为20～30℃。
7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的湿度为40～60％。
8.权利要求1～7任意一项所述制备方法得到的磁热纤维。
9.权利要求8所述磁热纤维在制备热刺激响应材料中的应用。
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| CN109208178A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-15 | 南京林业大学 | 一种柔性导电抗菌聚乳酸复合纳米纤维膜的制备方法 |
| WO2021098480A1 (zh) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | 华南理工大学 | 一种基于全纤维驻极体发电机的高效防护口罩及其制备方法 |
-
2022
- 2022-10-20 CN CN202211286261.5A patent/CN115679472B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115679472B (zh) | 2024-04-05 |
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