磁性納米粒子: 磁性納米粒子如何在午餐時燒烤癌細胞？

By Fouad Sabry

什麼是磁性納米粒子

磁性納米粒子是一類可以使用磁場操縱的納米粒子。這種顆粒通常由兩種成分組成，一種是磁性材料，通常是鐵、鎳和鈷，另一種是具有功能的化學成分。雖然納米顆粒的直徑小於 1 微米，但較大的微珠的直徑為 0.5-500 微米。由許多單獨的磁性納米顆粒組成的磁性納米顆粒簇被稱為磁性納米珠，直徑為 50-200 納米。磁性納米粒子簇是它們進一步磁性組裝成磁性納米鏈的基礎。磁性納米粒子最近一直是許多研究的焦點，因為它們具有吸引人的特性，可以在催化中看到潛在用途，包括基於納米材料的催化劑、生物醫學和組織特異性靶向、磁可調膠體光子晶體、微流體、磁共振成像、磁粒子成像、數據存儲、環境修復、納米流體、光學過濾器、缺陷傳感器、磁冷卻和陽離子傳感器。

您將如何受益

(I) 關於以下主題的見解和驗證：

第 1 章：磁性納米粒子

第 2 章：納米粒子

第 3 章：共沉澱

第 4 章：熱分解

第 5 章：微乳液

第 6 章：氧化鐵納米顆粒

第 7 章：磁性納米粒子

（二）回答公眾關於磁性納米粒子的熱門問題。

(III) 磁性納米粒子在許多領域的應用實例。

（四）17個附錄，簡述各行業266項新興技術，360度全方位了解磁性納米粒子技術。

本書的讀者對象

專業人士、本科生和研究生、愛好者、業餘愛好者以及想要超越任何類型磁性納米粒子的基本知識或信息的人。

• Language: 中文
• Publisher: 十億個知識淵博 [Chinese (Traditional)]
• Release date: Jan 27, 2022

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24 - 富勒烯

25 - 石墨烯

26 - 晶元實驗室

27 - 高溫超導

28 - 磁性納米顆粒

29 - 磁流變液

30 - 微流體

31 - 超流動性

32 - 超材料

33 - 金屬泡沫

34 - 多功能結構

35 - 納米材料

36 - 可程式設計物質

37 - 量子點

38 - 矽烯

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42 - 半透明混凝土

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9 - 晶元實驗室

10 - 高溫超導

11 - 磁性納米顆粒

12 - 磁流變液

13 - 微流體

14 - 超流動性

15 - 超材料

16 - 金屬泡沫

17 - 多功能結構

18 - 納米材料

19 - 可程式設計物質

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神經科學中的新興技術

1 - 腦機介面

機器人技術的新興技術

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10億知識淵博

磁性納米顆粒

磁性納米粒子如何在午餐時燒烤癌細胞？

福阿德·薩布里

版權

磁性納米粒子 版權所有 © 2021 by Fouad Sabry.保留所有權利。

保留所有權利。未經作者書面許可，不得以任何形式或任何電子或機械手段（包括資訊存儲和檢索系統）複製本書的任何部分。唯一的例外是審稿人，他們可能會在評論中引用簡短的摘錄。

封面由Fouad Sabry設計。

這本書是一部虛構的作品。名稱、人物、地點和事件要麼是作者想像的產物，要麼是虛構使用的。任何與真實人物的相似之處，無論是活著的還是死去的，事件或地點都是完全巧合。

獎金

你可以向 [e-mail] 發送一封電子郵件，主題為磁性納米粒子：磁性納米粒子如何在午餐時燒烤癌細胞？，你將收到一封電子郵件，其中包含本書的前幾章。

福阿德·薩布里

訪問1BK網站

www.1BKOfficial.org

前言

我為什麼要寫這本書？

寫這本書的故事始於1989年，當時我是高級中學的學生。

它非常類似於STEM（科學，技術，工程和數學）學校，現在在許多發達國家都可以使用。

STEM是一門課程，其基礎是以跨學科和應用的方法教育四個特定學科（科學，技術，工程和數學）的學生。該術語通常用於解決學校的教育政策或課程選擇。它對勞動力發展、國家安全關切和移民政策都有影響。

圖書館每周都有一堂課，每個學生都可以自由選擇任何書籍並閱讀1小時。該課程的目的是鼓勵學生閱讀教育課程以外的科目。

在圖書館里，當我看著書架上的書時，我注意到了巨大的書，總共5000頁，分為5個部分。書名是《技術百科全書》，它描述了我們周圍的一切，從絕對零到半導體，幾乎每一種技術，在那個時候，都是用彩色插圖和簡單的文字來解釋的。我開始閱讀百科全書，當然，我無法在每周1小時的課程中完成它。

所以，我說服父親買了這本百科全書。我父親在我生命之初為我購買了所有的技術工具，第一台計算機和第一本技術百科全書，兩者都對我自己和我的事業產生了很大的影響。

我在今年的同一個暑假里完成了整本百科全書，然後我開始看到宇宙是如何運作的，以及如何將這些知識應用於日常問題。

我對這項技術的熱情始於30年前，現在的旅程仍在繼續。

這本書是新興技術百科全書的一部分，我試圖給讀者帶來我在高中時的驚人體驗，但我對21世紀的新興技術，應用和行業解決方案更感興趣，而不是 20世紀的技術。

《新興技術百科全書》將由365本書組成，每本書將專注於一項新興技術。您可以在本書末尾的即將推出部分閱讀新興技術及其按行業分類的清單。

365本書，讓讀者有機會在一年內每天增加對一項新興技術的知識。

介紹

我是怎麼寫這本書的？

在每本《新興技術百科全書》中，我都試圖直接從人們的腦海中獲得即時的原始搜索見解，試圖回答他們關於新興技術的問題。

每天有30億次谷歌搜索，其中20%以前從未見過。它們就像是人們思想的直接線。

有時是「如何清除卡紙」。其他時候，這是他們唯一敢與谷歌分享的痛苦恐懼和秘密渴望。

在我追求發現關於「磁性納米粒子」的內容創意的未開發金礦的過程中，我使用許多工具來收聽來自Google等搜尋引擎的自動完成數據，然後快速製作出每個有用的短語和問題，人們正在詢問關鍵字磁性納米粒子。

它是人們洞察的金礦，我可以用它來創造新鮮、超有用的內容、產品和服務。善良的人，像你一樣，真的想要。

人搜索是有史以來收集到的關於人類心理的最重要的數據集。因此，這本書是一個活生生的產品，並且不斷更新越來越多的關於磁性納米粒子的新問題的答案，人們，就像你我一樣，想知道這種新興技術，並想知道更多關於它的資訊。

寫這本書的方法是更深入地了解人們如何搜索「磁性納米粒子」，揭示我不一定會想到的問題和疑問，並用超級簡單易懂的單詞回答這些問題，並以直接的方式瀏覽本書。

因此，在寫這本書時，我確保它盡可能地優化和有針對性。本書的目的是幫助人們進一步理解和增長他們對磁性納米粒子的知識。我試圖盡可能密切地回答人們的問題，並展示更多。

這是一種奇妙的，美麗的方式，可以探索人們提出的問題和問題並直接回答它們，併為本書的內容添加洞察力，驗證和創造力 - 甚至是推銷和建議。這本書揭示了豐富的，不那麼擁擠的，有時令人驚訝的研究需求領域，否則我將無法觸及。毫無疑問，在使用這種方法閱讀本書后，有望增加潛在讀者的思想知識。

我採用了一種獨特的方法，使本書的內容始終保持新鮮。這種方法取決於通過使用搜索傾聽工具來傾聽人們的思想。這種方法説明我：

準確地與讀者見面，這樣我就可以創建相關的內容，引起共鳴，並推動對主題的更多理解。

保持我的手指緊緊抓住脈搏，這樣當人們以新的方式談論這項新興技術時，我就可以獲得更新，並監控隨時間的變化趨勢。

發現隱藏的問題寶藏需要有關新興技術的答案，以發現意想不到的見解和隱藏的利基，從而提高內容的相關性並賦予其勝利優勢。

不要再把時間浪費在直覺上，不要猜測讀者想要的內容，用人們需要的東西填滿書的內容，告別基於猜測的無窮無盡的內容創意。

做出可靠的決策，減少風險，讓前排座位即時瞭解人們想要閱讀和想知道的內容，並使用搜索數據做出大膽的決定，包括哪些主題和要排除哪些主題。

簡化我的內容製作以識別內容創意，而無需手動篩選個人意見，從而節省數天甚至數周的時間。

通過回答他們的問題，幫助人們以直接的方式增加他們的知識，這真是太好了。

我認為這本書的寫作方法是獨一無二的，因為它整理並跟蹤讀者在搜尋引擎上提出的重要問題。

確認

寫一本書比我想像的更難，比我想像的更有收穫。如果沒有著名研究人員完成的工作，這一切都是不可能的，我要感謝他們為增加公眾對這項新興技術的瞭解所做的努力。

奉獻

對於開悟者，那些看待事物不同，並希望世界變得更好的人 - 他們不喜歡現狀或現有狀態。你可以過多地不同意他們，你可以與他們爭論得更多，但你不能忽視他們，你不能低估他們，因為他們總是會改變事情......他們推動人類前進，雖然有些人可能認為他們是瘋狂的人或業餘愛好者，但其他人認為天才和創新者，因為那些足夠開明的人認為他們可以改變世界，是那些這樣做的人，並帶領人們走向啟蒙。

碑文

磁性納米顆粒是一類可以使用磁場操縱的納米顆粒。這種顆粒通常由兩種成分組成，一種是磁性材料，通常是鐵，鎳和鈷，另一種是具有功能性的化學成分。雖然納米顆粒的直徑小於1微米，但較大的微珠直徑為0.5-500微米。由許多單獨的磁性納米顆粒組成的磁性納米顆粒簇被稱為直徑為50-200納米的磁性納米珠。磁性納米顆粒簇是它們進一步磁性組裝成磁性納米鏈的基礎。磁性納米顆粒最近一直是許多研究的焦點，因為它們具有有吸引力的特性，可以在催化中看到潛在的用途，包括基於納米材料的催化劑，生物醫學和組織特異性靶向，磁性可調膠體光子晶體，微流體，磁共振成像，磁粒子成像，數據存儲，環境修復，納米流體，光學濾光片，缺陷感測器，磁冷卻和陽離子感測器。

目錄

磁性納米顆粒

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磁性納米顆粒

版權

獎金

前言

介紹

確認

奉獻

碑文

目錄

第1章 磁性納米粒子

第2章 奈米粒子

第3章 共沉澱

第4章 熱分解

第5章 微乳液

第6章 氧化鐵納米粒子

第7章 磁性納米粒子

結語

關於作者

即將推出

附錄：各行業的新興技術

第1章 磁性納米粒子

磁性納米粒子是一種可以通過磁場控制的納米粒子。這種顆粒通常有兩種成分：磁性材料，通常是鐵，鎳或鈷，以及具有功能性的化學成分。雖然納米顆粒的直徑小於一微米（通常為1-100納米），但微珠的直徑為0.5-500微米。直徑為50-200納米的磁性納米珠是由 許多 單獨的磁性納米顆粒組成的磁性納米顆粒簇。

內容

1 屬性

2 磁性納米粒子的種類

2.1 氧化物：鐵氧體

2.2 帶殼的鐵氧體

2.3 金屬

2.4 金屬外殼

3 合成

3.1 共沉澱

3.2 熱分解

3.3 微乳液

3.4 火焰噴霧合成

4 潛在套用

醫療診斷和治療

4.2 磁性免疫測定

4.3 廢水處理

4.4 電化學感測

4.5 支援的酶和肽

4.6 催化劑支援

4.7 生物醫學成像

4.8 癌症治療

4.9 資訊儲存

4.10 基因工程

5 物理建模

6 參見

7 參考資料

8 外部連結

9 參考書目

性能

磁性納米粒子的物理和化學性質受到其生產技術和化學結構的嚴重影響。在大多數情況下，顆粒的大小範圍為1至100nm，並且可能表現出超順磁性

磁性納米顆粒的種類

氧化物：鐵氧體

迄今為止研究最多的磁性納米顆粒是 鐵礦 納米顆粒或氧化鐵納米顆粒（磁鐵礦或磁鐵礦晶體結構中的氧化鐵）。一旦鐵氧體顆粒的尺寸小於128nm，

帶殼的鐵氧體

Maghemite nanoparticle cluster with silica shell.

具有二氧化矽殼的磁石磁性納米顆粒簇的TEM圖像。

磁石或磁鐵礦磁性納米顆粒的表面在很大程度上是惰性的，使得與功能化分子的強共價相互作用變得困難。另一方面，磁性納米顆粒的反應性可以通過用二氧化矽覆蓋其表面來增加。

與金屬納米顆粒相比，由塗有二氧化矽外殼的超順磁性氧化物納米顆粒（每個磁珠80個磁鐵超順磁性納米顆粒）組成的尺寸分佈受限的鐵氧體納米顆粒簇具有各種優點：

更高的化學穩定性（對生物醫學應用至關重要）

尺寸分佈窄（對生物醫學應用至關重要）

更高的膠體穩定性，因為它們不會磁結塊

磁矩可根據納米顆粒簇尺寸進行調整

保留超順磁性（與納米顆粒簇大小無關）

矽膠表面可實現直接的共價功能化

金屬

由於其較大的磁矩，金屬納米顆粒可能對某些技術應用有用，而氧化物（磁磁鐵礦，磁鐵礦）可能對生物應用有用。這也意味著金屬納米顆粒可以同時生產出比其氧化物更小的金屬納米顆粒。另一方面，金屬納米顆粒具有自燃和不同程度的氧化性化學物質反應的顯著缺點。這使得它們更難處理，並允許不良的副作用，使它們不太適合生物應用。金屬顆粒膠體的產生也明顯更加困難。

金屬色，帶外殼

Cobalt nanoparticle with graphene shell.

帶有石墨烯外殼的鈷納米顆粒（注：各個石墨烯層是可見的）

磁性納米顆粒的金屬芯可以使用適度氧化，表面活性劑，聚合物和貴金屬鈍化。最近，創造了具有由單質鐵或鈷組成的磁芯以及由石墨烯製成的非反應性外殼的納米顆粒。與鐵氧體或元素納米顆粒相比，其優勢包括：

更高的磁化

在酸性和鹼性溶液以及有機溶劑中具有更高的穩定性

通過已知的碳納米管方法在石墨烯表面上的化學

合成

存在幾種製備磁性納米顆粒的方法。

共沉澱

共沉澱是一種簡單方便的方法來從水性Fe 2 + / Fe3+ 鹽溶液中合成氧化鐵（Fe3O4或γ-Fe²O³），方法是在室溫或高溫下在惰性氣氛下添加鹼。磁性納米顆粒的大小，形狀和組成在很大程度上取決於所用鹽的類型（例如氯化物，硫酸鹽，硝酸鹽），Fe² +/Fe³ +比率，反應溫度，pH值和介質的離子強度，

熱分解

較小尺寸的磁性納米晶體基本上可以通過在含有穩定表面活性劑的高沸點有機溶劑中鹼性有機金屬化合物的熱分解而產生。

微乳液

採用微乳工藝，在十六烷基三甲基銨溴化銨的反向膠束中生產金屬鈷/鉑合金和金包覆鈷/鉁納米顆粒，以1-丁醇為共表面活性劑，辛烷為油相。

火焰噴霧合成

氧化物，金屬或碳包覆納米顆粒以超過30 g / h的速率產生，使用火焰噴霧熱解並改變反應條件。

潛在應用

已經考慮了廣泛的潛在應用。由於磁性納米顆粒的製造成本很高，因此有興趣回收它們或在高度專業化的應用中使用它們。

磁性化學的潛力和多功能性源於磁性納米顆粒的快速簡便分離，這消除了化學中常用的艱巨而昂貴的分離技術。此外，可以使用磁場將磁性納米顆粒引導到適當的位置，這可以精確定位癌症治療。

醫療診斷和治療

磁性納米顆粒已被研究用於磁熱，一種實驗性癌症治療方法。

各種化學物質可用於將親和配體（例如表皮生長因數（EGF），葉酸，適配子，凝集素等附著到磁性納米顆粒表面。這使得磁性納米顆粒能夠靶向特定的組織或細胞。在腫瘤內積累大量納米顆粒的問題可能是納米醫學面臨的最重大挑戰。雖然在某些情況下採用直接注射，但通常首選靜脈注射以確保顆粒均勻分佈在整個腫瘤中。磁性納米顆粒具有特殊的好處，即能夠通過磁定向分佈在指定位置積聚，儘管該技術仍需要進一步研究才能實現對實體瘤的有效遞送。

將磁性納米顆粒附著在自由漂浮的癌細胞上，使它們被捕獲並帶出體外，是另一種潛在的癌症治療方法。該藥物已在實驗室的小鼠身上進行了試驗，並將在長期試驗中進行評估。

磁性納米顆粒具有 用於 檢測癌症的潛力。可以將血液注射到含有磁性納米顆粒的微流體裝置中。由於血液可以自由流動，這些磁性納米顆粒被外部產生的磁場困在內部。靶向癌細胞或蛋白質的抗體被包被包裹在磁性納米顆粒上。可以收集磁性納米顆粒，並且可以測試附著在它們的癌症相關化學物質中的存在。

與碳水化合物結合的磁性納米顆粒可用於檢測微生物。氧化鐵顆粒已被用於識別革蘭氏陰性細菌，如大腸桿菌以及革蘭氏陽性細菌，如豬鏈球菌。

其他診斷應用可以通過將納米顆粒與寡核苷酸偶聯來實現，這些寡核苷酸要麼與感興趣的DNA或RNA序列互補，例如致病性DNA，要麼在致病性DNA存在下DNA擴增過程的結果。

磁性免疫測定

磁性免疫測定（MIA）是一種革命性的診斷免疫測定，它使用磁性納米珠作為標記，而不是酶，放射性同位素或螢光部分。在該實驗中，磁性標籤附著在對的一個成員上，這涉及抗體與其抗原的特異性結合。磁性讀數器（磁力計）通過測量磁珠產生的磁場位移來檢測磁性納米珠的存在。磁力計信號與初始樣品中分析物（病毒、毒素、細菌、心臟標誌物等）的量成正比。

廢水處理

磁性納米顆粒具有修復受污染水的潛力，因為它們易於通過施加磁場和非常大的表面體積比進行分離。將EDTA樣螯合劑附著在碳包覆的金屬納米磁體上，使磁性試劑能夠從溶液或受污染的水中快速去除重金屬，其濃度低至每升微克。由FDA批准的氧化物超順磁性納米顆粒（例如磁鐵礦，磁鐵礦）組成的磁性納米珠或納米顆粒簇由於其優異的生物相容性而具有很高的廢水處理潛力，這在環境影響方面比金屬納米顆粒具有優勢。

電化學感測

磁電化學測定依賴於磁性納米顆粒在電化學感測中的使用，方法是將它們分散到樣品中，在那裡它們可以收集和預濃縮分析物並被磁場處理，或者通過修改電極表面以增加其電導率和與分析物的親和力。塗層磁性納米顆粒在電化學感測中起著重要作用，不僅因為它們增強了分析物收集，還因為它們允許MNP成為感測器轉導機制的一部分。目標是替代磁性支撐或任何外部磁場。

支持的酶和肽

磁性納米顆粒已被酶，蛋白質和其他生理和化學活性分子固定化。由於其磁化率，固定在價格合理，無毒且易於製造的鐵磁性納米顆粒（MNP）上的酶在更穩定的蛋白質，更高的產品產量，蛋白質純化的簡單性和許多應用方面顯示出相當大的前景。它們作為潛在的固相合成載體而引起人們的興趣。

該技術有可能在細胞標記/細胞分離，生物體液解毒，組織恢復，藥物管理，磁共振成像，熱療和磁切除方面發揮作用。

隨機與位點導向酶固定

通過隨機多點附著安裝在磁性納米顆粒（MNP）上的酶產生多樣化的蛋白質群體，由於底物進入活性位點的限制，其活性較低。化學修飾方法現在已經可用，允許MNP通過單個 特定 氨基酸（例如N-或C-末端）附著到蛋白質分子上，從而避免由於底物不受限制地進入活性位點而導致的活性降低。此外，現場導向的固定化避免了催化殘留物的改性。由於蛋白質中缺少這些基團，因此一種典型的方法是使用炔烴 -疊氮化物 點擊化學。

催化劑支援

磁性納米顆粒可用作催化劑或 催化劑 載體。催化劑載體是催化劑在化學中固定的材料。它通常是具有高表面積的固體。非均相催化劑的表面原子負責其反應性。因此，通過將催化劑分散在載體上來優化催化劑的表面積，需要花費大量精力。在催化過程中，載體可以是惰性的或活躍的。碳、氧化鋁和二氧化矽是常見載體的例子。這個問題可以通過固定在具有高表面體積比的納米顆粒頂部的催化核心來解決。它增加了磁性納米顆粒易於分離的特性。與磁性納米顆粒相連的銠催化是一個早期的例子。

Rhodium catalysis attached to magnetic nanoparticles

在另一種情況下，使用重氮反應將穩定的自由基TEMPO與石墨烯包覆的鈷納米顆粒聯繫起來。所得催化劑隨後用於化學選擇性氧化伯醇和仲醇。

TEMPO catalysis attached to magnetic nanoparticles

催化過程可以在連續流動反應器而不是間歇反應器中進行，並且最終產品中沒有催化劑殘留。在該實驗中，使用了石墨烯塗層的鈷納米顆粒，因為它們具有比鐵氧體納米顆粒更大的磁性，這是通過外部磁場快速清晰地分離所必需的。

Continuous flow catalysis

生物醫學成像

結合磁共振成像，氧化鐵納米顆粒具有廣泛的用途。

癌症治療

磁性納米顆粒的另一個重要應用是結合熱（熱療）和藥物釋放進行癌症治療的能力。許多研究揭示了可以裝載藥理學貨物以及磁性納米顆粒的顆粒結構。磁脂質體「是最常見的構造，具有磁性納米顆粒的脂質體，通常摻入脂質雙層中。磁性納米顆粒被交變磁場加熱，這種熱量使膜滲透。這導致裝載的藥物被釋放。這種治療策略有很多希望，因為預計高熱和藥物釋放的組合將比單獨使用任何一種選擇更好地治療腫瘤，儘管它仍處於開發的早期階段。

資訊存儲

面心四方相 FePt 合金是高密度存儲的可行競爭者。晶粒尺寸可小至 3 奈米。如果MNP可以在如此小的尺度上進行修改，那麼使用這種介質可以達到的資訊密度可能會超過每平方英寸1 TB。

基因工程

磁性納米顆粒在遺傳學中具有廣泛的用途。一個例子是DNA的快速分離。

物理建模

例如，有許多數學模型可用於描述磁性納米粒子旋轉的動力學。

{第1章完結}

See also

Iron oxide nanoparticles

References

^ a b c d Tadic, Marin; Kralj, Slavko; Jagodic, Marko; Hanzel, Darko; Makovec, Darko (December 2014). Magnetic properties of novel superparamagnetic iron oxide nanoclusters and their peculiarity under annealing treatment. Applied Surface Science. 322: 255–264. Bibcode:2014ApSS..322..255T. doi:10.1016/j.apsusc.2014.09.181.

^ Magnetic Nanomaterials, Editors: S H Bossmann, H Wang, Royal Society of Chemistry, Cambridge 2017, https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78801-037-5

^ a b Kralj, Slavko; Makovec, Darko (27 October 2015). Magnetic Assembly of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticle Clusters into Nanochains and Nanobundles. ACS Nano. 9 (10): 9700–9707. doi:10.1021/acsnano.5b02328. PMID 26394039.

^ A.-H. Lu; W. Schmidt; N. Matoussevitch; H. Bönnemann; B. Spliethoff; B. Tesche; E. Bill; W. Kiefer; F. Schüth (August 2004). Nanoengineering of a Magnetically Separable Hydrogenation Catalyst. Angewandte Chemie International Edition. 43 (33):