第一作者：Zuyang Ye ?

通訊作者：殷亞?wèn)|

通訊單位：加州大學(xué)河濱分校

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本研究通過(guò)合成和表面改性磁性Fe3O4納米團(tuán)簇，實(shí)現(xiàn)了高效的射頻納米加熱。研究發(fā)現(xiàn)，直徑為58 nm的Fe3O4納米團(tuán)簇在43 kA/m和413 kHz的交變磁場(chǎng)下，具有高達(dá)1499 W/g Fe的比吸熱率（SAR），是之前研究中使用的商業(yè)鐵氧化物核的兩倍多。

通過(guò)表面改性，使用可滲透的間苯二酚-甲醛樹脂(RFR)聚合物層顯著增強(qiáng)了納米團(tuán)簇在復(fù)雜的冷凍保護(hù)溶液中的膠體穩(wěn)定性，同時(shí)保持了其出色的加熱能力。

Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇在10 mg Fe/mL的濃度下，實(shí)現(xiàn)了175 °C/min的高平均加熱速率，并成功應(yīng)用于豬髂動(dòng)脈的納米加熱，突顯了其在提高冷凍保存效率方面的潛力。

圖文導(dǎo)讀:

圖1:展示了平均直徑為58 nm的典型Fe3O4納米團(tuán)簇的透射電子顯微鏡圖像（TEM），以及Fe3O4納米團(tuán)簇的平均直徑與前驅(qū)體溶液中Ni2+/Fe3+摩爾比的關(guān)系。X射線衍射（XRD）圖案和Fe3O4納米團(tuán)簇的磁滯回線進(jìn)一步證明了其尺寸依賴的加熱性能。

圖2:描述了不同尺寸Fe3O4納米團(tuán)簇在水下交變磁場(chǎng)（413 kHz和43 kA/m）中的加熱性能和平均比吸熱率（SAR）。

圖3:展示了Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇的透射電子顯微鏡圖像，以及不同凝聚時(shí)間下Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇在VS55溶液中的紫外-可見吸收峰強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。

圖4:展示了Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇在水和VS55中不同核心直徑的SAR測(cè)量結(jié)果，以及不同厚度RFR殼層的Fe3O4納米團(tuán)簇從低溫開始的加熱特性和加熱速率。

圖5:展示了人真皮成纖維細(xì)胞（HDF）在不同Fe3O4@RFR濃度下的生存率，以及在VS55介質(zhì)中逐步加載和卸載Fe3O4@RFR的細(xì)胞毒性測(cè)試結(jié)果。

亮點(diǎn)介紹:

1. 高效加熱性能:研究發(fā)現(xiàn)，直徑為58 nm的Fe3O4納米團(tuán)簇具有高達(dá)1499 W/g Fe的比吸熱率，顯著優(yōu)于商業(yè)鐵氧化物核。

2. 表面改性增強(qiáng)穩(wěn)定性:通過(guò)RFR聚合物層的表面改性，顯著提高了納米團(tuán)簇在復(fù)雜冷凍保護(hù)溶液中的膠體穩(wěn)定性。

3. 快速均勻加熱:Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇在10 mg Fe/mL的濃度下實(shí)現(xiàn)了175 °C/min的高平均加熱速率，有助于提高冷凍保存樣本的后解凍存活率。

4. 生物相容性:細(xì)胞毒性測(cè)試表明，Fe3O4@RFR納米團(tuán)簇具有良好的生物相容性，即使在較高濃度下也不影響細(xì)胞生存率。

5. 成功應(yīng)用于組織納米加熱:該納米團(tuán)簇已成功應(yīng)用于豬髂動(dòng)脈的納米加熱，為冷凍保存和納米加熱技術(shù)在組織和器官保存方面的應(yīng)用鋪平了道路。

文獻(xiàn)信息:

標(biāo)題: Engineering Magnetic Nanoclusters for Highly Efficient Heating in Radio-Frequency Nanowarming

期刊: Nano Letters