铁钙硅铁磁体微晶玻璃，一种新型治癌生物材料

前言

癌症是人类的主要致死疾病之一。长期以来治疗癌症以切除病息部位的外科手术为主，但是多数人体器官一且切除就无法再生。

常用的化学疗法和放射疗法在杀死癌细胞的同时又大量伤害了正常细胞，引起很多副作用和并发症。

研究发现，肿部位的神经和血管都不发达其血量仅为人体正常组织的1%-15%加热。

当细胞加热至43C以上时就会死亡而正胞即使被加热到48C以上也不会死亡。

因此将肿瘤位加热到43C以上选择性杀死症细胞的温热疗法是一种没有副作用的治疗症的有效方法。

人们尝试使用热水、红外线、超声波、微波等方法进行加热，但这些方法都是体外加热热能被人体吸收，很难对人体深处的肿瘤进行有效的加热。

也难以控制加热的范围、程度和均匀性，因此临床治疗效果不住。

从80年代初起开始研究预先在肿部位注人或植人铁磁体材料热种子在交变磁场的作用下，通过磁滞生热加热肿部位使细胞坏死而正常细胞却不受伤害。

在动物身上对骨癌、肾痛、脑癌乳腺痛等痛症进行大量试验研究以后证明，这种方法定位准确、加热均匀、控温方便安全可靠。

现在这方法已经开始用于临床治疗癌症。

但是通常的铁磁体材料一般都不具备生物活性，用于温热疗法时，必须在用交变磁场加热前后用外科手术的方法将热种子植入或除去，这显然是很不方便。

也给患者带来很大痛苦。而铁磁体微晶玻璃可以将磁滞生热所需的强磁性与良好的生物相容性相结合，即使长期滞留在人体内也无不良影响。

目前，已报道的用于温热治疗癌症的铁磁体微晶玻璃有锤铁磷系统和铁钙硅系统等，其中铁钙硅铁磁体徽品玻璃由于同时具有强磁性和生物活性而备受研究者注目，进行了很多研究。

铁钙硅微晶玻璃的组成、形成过程和结构

磁铁矿是一种磁性很强的氧化物铁磁材料，具有良好的磁滞生热效果。

但是它与金属铁磁材料一样，本身没有生物活性。

把Fe0与有在活性的Ca0SiO，相结合，由FO-Cu0-SiO三元系统可制得铁磁体微晶玻璃，可以同时满足强磁性和良好的生物活性要求。

当玻璃组成点落在这个三元系统相图的磁铁矿初品区时，经过热处理会析出磁铁矿品相。

改变玻瑞的化学组成、热处理制度可以控制其品相含量、晶粒尺寸及磁性质。调整玻璃的化学组成可以使玻璃基质具有良好的生物活性。

适当组成的Fe0，-Ca0-Si配合料在1550C高温下酸时，Fe0还原成F04，璃中F和F共存。

在这个三元系统中，能形(即F量为40%。对于组成为40F，0-60Ce0·Si0(wt%下同)的微晶璃A进行热处时在600C开始析出磁铁矿(Fe0晶相950C磁铁矿晶相的含量达到大值。

温度继续升高，矿转为矿Fe其量逐渐减少。B-硅石(-CaOSiO)在700C左右开始析出，800C以上其含维持不变。

铁钙硅铁磁体微晶璃的特点是其中含有相当数量的Fe0使具有磁性。

它的饱和磁化强度(M)和矫力(H开始都随着热处理温度的提高而增大，此后继续升高温度时又减小。当测定磁场强度为796kA/m时晶A的和化由600C的13x10Wb/m’增大至950C的208x10Wb/此后随着处理度的提高而减小。

由700C的1592A/m增大到950C的39.8kA/m此后小。这是因为在950C以下时晶粒尺小于40nm晶粒内形成一个有序的单一磁，晶粒尺寸越大其矫顽力越大。

当温度高于950C晶粒尺寸大于40nm以后粒中的目随的增而增多变小。

用外推法得出这种徽品含100%铁矿时饱和化强度为58510-b/与的组成为Fe0的矿的597x10Wb/m常接近。而其远远高于制备得的磁铁矿粉末的15920A/m。

这是因为晶内在的内应力了转动。

另外磁铁矿晶粒被非磁性的硅灰石和璃基质所隔开这些都使其力提高微品玻璃B在700C核化60mi后再在1000C下品化4的饱和化强度最大在最大场强度为800kA/m的场下得其为2121x10Wb。

在700C核化60min再在1050C晶化4h的矫力为308kA/m相应的晶粒尺为55nm铁磁体微晶玻璃的磁滞生热量与滞回线的面积和交变磁场的频率成正比。

微晶玻璃B在1000C晶化的磁生热功率为1493。另外生热还与场强度有关磁场强度为796A/m时，微晶玻A在95C品化的生热大而场强度为23880A/m时850C品化的滞生热量。

由于在铁钙硅铁磁体微品璃中的C0-Si基中有的Fe因而这种微晶有生活性在这个系统中加少量B0。

组成为40F，0-60Ca0·SiO-3B03P的微在1050下化以后得到晶粒尺寸为200mm量为36%的在96kA/m的场下其和磁化强度为208x10W/m为9542A/m。

矿品在-石和Ce0-Si0-B0-P基质中有强性有生物活将粒度为1-3mm，这种微晶玻璃约09g放在免子大骨部位，置于率为100kHz磁场强度为23880A/m的交磁场下5min以后骨头表面度。

即可达42~43C填放微晶玻璃处的温度达45T，并能维持这一温度。

把癌细胞移植到兔子的大腿骨髓部位，两周以后在痛细胞大量繁殖的时侯，往骨髓中插入一根直径为3mm长度为50mm的这种品璃针。

将其置于100kHz23880A/m的交变磁场中50mn，进行温热治疗。

3周以后拍的线片显示不进行治疗和只入徽晶玻璃针但未加交变磁场的情况相同，都是肿瘤长大，骨略坏死。

而进行了上述温热治疗以后，骨髓处的细胞全部杀死，骨头复原来的形状和功能，另外有料认为铁磁体材科产生的磁场能加速新骨的形成。

生物相容性

对微品玻璃生物相容性的研究表明，在体液的作用下，其中的硅灰石及璃体中的硅酸盐溶解下来以后与体液中的磷酸盐进行化学反应。

在微品玻璃表面形成一层磷灰石层，从而使其与骨头华固结合。

对不含P0的Ca0-SiO瑞与含有P;O进行对比试更实了玻璃中有无磷酸盐对玻璃与骨头的结合强度没有影响都会在玻璃与骨头的界面上生成磷灰石层HSiO。

离子作为磷灰石核化的起始晶核起着促进磷灰石析出的作用。

在48。3Ce0-512Si中加后进的究组成的CS免253%CS即使25周以后与头之仍存在。

加了其它氧化物的玻璃20天内都先后在表面形成富磷的磷灰石层和硅层。

根据其表面出现磷灰石层的时间顺序和20天以后生成的磷灰石层和层的厚度其形成磷灰石的速度次序为。

由此证实，在Fe0Ca0-Si三元系统中添加少量的BOPO制得的铁体微晶玻瑞可以具有良好的生物活性从而为。

五元系统得有强磁性又有生物活性可用于退热治疗癌症的铁磁体微晶玻璃奠定了基础。

蒙砂粉主要是由氟化物配制而成，使用时加人酸液，酸与氮化物反应产生氮化氢有水分存在时，形成氢氟酸，对玻璃进行慢蚀。

上述氟化物与盐酸硫酸作用后除生成化以外还有氯化物与硫酸这些类也有溶解度很小的，粘附于玻璃表面，使化对璃的不均侵蚀而生成毛面。

聚砂膏既可采用氢氟酸加氟化物等盐类配制，也可采用氯化物与盐酸硫酸作用原理由狐化物加盐酸等调制成膏状物。

基础玻璃成分对蒙砂也有很重要的影响，由于氟酸对硅酸盐玻璃的硅氧骨架进行侵蚀所以硅酸盐玻璃容易蒙砂，硼硅酸盐玻璃次之硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃是不适宜蒙砂的。

普通钠钙玻璃比较适合于蒙砂，特别是含Ca0高的，蒙砂效果好。乳浊玻璃中含Si0比较少有加人确酸为乳独剂的，则不易蒙砂。

蒙砂璃的表面状态也和成分有关。硅酸盐璃中PbO比高时常会形细粒的毛面，含Ba0时粗的毛面含有Zn0Ca0或A时中等状毛面这可能是由于酸蚀后生成氟化物晶粒的形貌不同而造成的。

蒙砂时的温度、时间也是生要的工艺因案，我们将在后面的蒙砂工艺中加以阐述。

铁磁体微晶玻璃由于能在很大范围内改变其化学组成、制造工艺和热处理制度，得到物理性质、化学性质、生物化学性质都能清足温热治疗癌症要求，因而特别适用于治疗某些处于人体深处并且不能用手术切除的癌症，如骨痛、脑癌等。

并且，它还可以作为其它瘤症治疗方法的辅助治疗手段，例如辅助放射治疗可以降低杀死痛细胞所需的放射线剂量，用于手术前后的辅助治疗等等。

相信随着这种材料的进一步研究开发和试验应用，一定会对人类征服癌症起重要作用。