殷亚东教授Nano Letters: 工程化磁性Fe3O4纳米团簇，实现高效射频纳米加热！

第一作者：Zuyang Ye  

通讯作者：殷亚东

通讯单位：加州大学河滨分校

论文速览:

本研究通过合成和表面改性磁性Fe3O4纳米团簇，实现了高效的射频纳米加热。研究发现，直径为58 nm的Fe3O4纳米团簇在43 kA/m和413 kHz的交变磁场下，具有高达1499 W/g Fe的比吸热率（SAR），是之前研究中使用的商业铁氧化物核的两倍多。

通过表面改性，使用可渗透的间苯二酚-甲醛树脂(RFR)聚合物层显著增强了纳米团簇在复杂的冷冻保护溶液中的胶体稳定性，同时保持了其出色的加热能力。

Fe3O4@RFR纳米团簇在10 mg Fe/mL的浓度下，实现了175 °C/min的高平均加热速率，并成功应用于猪髂动脉的纳米加热，突显了其在提高冷冻保存效率方面的潜力。

图文导读:

图1:展示了平均直径为58 nm的典型Fe3O4纳米团簇的透射电子显微镜图像（TEM），以及Fe3O4纳米团簇的平均直径与前驱体溶液中Ni2+/Fe3+摩尔比的关系。X射线衍射（XRD）图案和Fe3O4纳米团簇的磁滞回线进一步证明了其尺寸依赖的加热性能。

图2:描述了不同尺寸Fe3O4纳米团簇在水下交变磁场（413 kHz和43 kA/m）中的加热性能和平均比吸热率（SAR）。

图3:展示了Fe3O4@RFR纳米团簇的透射电子显微镜图像，以及不同凝聚时间下Fe3O4@RFR纳米团簇在VS55溶液中的紫外-可见吸收峰强度随时间的变化。

图4:展示了Fe3O4@RFR纳米团簇在水和VS55中不同核心直径的SAR测量结果，以及不同厚度RFR壳层的Fe3O4纳米团簇从低温开始的加热特性和加热速率。

图5:展示了人真皮成纤维细胞（HDF）在不同Fe3O4@RFR浓度下的生存率，以及在VS55介质中逐步加载和卸载Fe3O4@RFR的细胞毒性测试结果。

亮点介绍:

1. 高效加热性能:研究发现，直径为58 nm的Fe3O4纳米团簇具有高达1499 W/g Fe的比吸热率，显著优于商业铁氧化物核。

2. 表面改性增强稳定性:通过RFR聚合物层的表面改性，显著提高了纳米团簇在复杂冷冻保护溶液中的胶体稳定性。

3. 快速均匀加热:Fe3O4@RFR纳米团簇在10 mg Fe/mL的浓度下实现了175 °C/min的高平均加热速率，有助于提高冷冻保存样本的后解冻存活率。

4. 生物相容性:细胞毒性测试表明，Fe3O4@RFR纳米团簇具有良好的生物相容性，即使在较高浓度下也不影响细胞生存率。

5. 成功应用于组织纳米加热:该纳米团簇已成功应用于猪髂动脉的纳米加热，为冷冻保存和纳米加热技术在组织和器官保存方面的应用铺平了道路。

文献信息:

标题: Engineering Magnetic Nanoclusters for Highly Efficient Heating in Radio-Frequency Nanowarming

期刊: Nano Letters