中文摘要：

磁纳米癌症热疗法中加热效率的提高和在体温度的检测及控制是生物医学领域中亟待解决的基础性问题。二聚体分离需损耗热疗法中交变磁场的能量，影响加热效率；二聚体分离过程也将通过影响磁化率-温度曲线而影响磁纳米粒子温度测量过程。研究发现，磁纳米粒子浓度和频率是影响二聚体的分离的主要因素。本项目将描述二聚体分离的二次相变磁化率-温度模型作为研究对象，从磁温曲线信息中提取二聚体分离极限温度来作为表征磁纳米粒子二次相变的特征参量，并通过深入研究极限分离温度随磁流体浓度变化以及外加磁场频率变化所蕴含的科学问题，拟构造更加精确的数学模型，来实现对二聚体分离现象受浓度和激励磁场影响的定量表征，从而加深对磁流体亚稳态系统的理解。磁流体二次相变现象的精细研究将有效提升磁纳米癌症热疗法的安全性与可靠性。

结论摘要：

磁流体中磁纳米粒子的粒径分布及其热动力学行为都会影响磁纳米粒子的磁化强度。在实际磁流体样品中，悬浮的磁纳米粒子的粒径不是单一的，而是具有一定的粒径分布。这使得朗之万函数无法精确描述在不同温度下磁纳米粒子的磁化曲线，从而导致利用郎之万模型进行研究过程中的偏差。此外，磁流体中磁纳米粒子之间还会存在一些相互作用力，如范德华力和静磁作用力等。这些作用力会影响磁流体中单体的磁纳米粒子产生聚集，而多聚体的磁纳米粒子分离成单体，使得磁流体中存在多种单元，如单体和二聚体等，并且这些聚集体会在一定的条件下相互转换。如温度、激励磁场和浓度等都会影响这些存在单元的相对比例，从而会影响磁纳米粒子的磁化强度。这些现象都可能会对温度测量产生影响。本项目主要研究磁流体中磁纳米粒子的粒径分布及其存在的热动力学行为对磁纳米粒子温度测量精度的影响。利用仿真实验，研究磁流体中磁纳米粒子的粒径分布和已经发现的存在于磁流体中各个存在单元（单体、二聚体和三聚体等）相对含量对外界条件（浓度等）的依赖性对温度测量精度的影响，从而为磁纳米粒子温度测量中磁流体的选择提供理论依据。根据磁流体的相变理论得到能够描述磁流体中聚集体热分离现象的修正的朗之万函数来表征磁流体的磁化强度。主要通过仿真研究磁流体中磁纳米粒子的粒径分布方差和磁流体中聚集体的热分离现象对磁纳米粒子温度测量精度的影响。仿真发现，随着磁流体中磁纳米粒子粒径分布方差的增加，磁纳米粒子温度测量的精度逐渐降低，并且磁流体中聚集体的热分离现象也会影响磁纳米粒子温度测量的精度。此外，在后期将磁纳米粒子温度测量技术应用到活体中，还会存在磁流体的稀释过程。在这种背景下，本项目利用研究发现的磁流体的稀释过程对磁流体中单体和聚集体相对含量的影响，研究稀释过程对磁纳米粒子温度测量精度的影响。仿真研究发现，随着磁流体稀释比例的增加，磁纳米粒子温度测量精度逐渐降低。综上所述，本项目对研究利用磁纳米粒子进行温度测量技术后续的样品优化选择提供了理论基础，且预测了活体内磁纳米粒子温度测量技术可能存在的磁纳米粒子温度测量精度降低的问题。相关仿真研究，为磁纳米粒子温度测量技术的成熟和活体应用提供理论铺垫，有望促进磁纳米粒子温度测量技术应用到癌症热疗法和药物运输中。在青年基金的支持下，项目组合计发表Sci 论文6篇，申请国家发明专利4项，授权1项，申请并获日本授权专利1项。