液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用制造技术

本发明专利技术公开了医疗器械技术领域的液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。本发明专利技术还公开一种磁感应热肿瘤治疗仪，包括液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。液态金属在交变磁场下涡流产热升温。CT设备用于观察液态金属与肿瘤部位的相对位置以及根据交变磁场下液态金属分布情况与肿瘤部位温度关系。液态金属常温下呈现液态、流动性好、可注射，生物相容性好，具有CT成像功能；CT成像功能不仅可以实时监测液态金属在肿瘤内部的分布，指导磁热疗前注射过程与磁热疗后取出过程，还可以实时监控液态金属在体内的代谢情况，实现成像指导下的肿瘤治疗。

Application of liquid metal as magnetic hyperthermia medium for tumors

The invention discloses a liquid metal used as a magnetic hyperthermia medium in the field of medical device technology. The invention also discloses a magnetic induction thermal tumor therapeutic apparatus, which comprises a liquid metal, a syringe, a CT device, an alternating magnetic field and an infrared thermal imaging apparatus. Liquid metals heat up in an alternating magnetic field. CT equipment is used to observe the relative position of liquid metal and tumor site and the relationship between the distribution of liquid metal and tumor site temperature under alternating magnetic field. Liquid metal is liquid, fluidity is good, injectable, biocompatible and has CT imaging function. CT imaging function can not only monitor the distribution of liquid metal in tumor, guide the injection process before magnetic hyperthermia and the removal process after magnetic hyperthermia, but also monitor the metabolism of liquid metal in vivo. To achieve the imaging guided tumor treatment.

【技术实现步骤摘要】
液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用
本专利技术属于医疗器械
，具体涉及液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。
技术介绍
恶性肿瘤的高发病率与高复发率使其成为威胁人类健康的重大疾病。治疗肿瘤的传统方法包括手术切除、放疗与化疗。热疗同传统方法相比副作用较少，因而在肿瘤治疗中具有良好的发展和应用前景。热疗是利用物理方法使组织加热以治疗恶性肿瘤的一种治疗手段，一般采用电磁波、微波或超声波等各种技术产生致热源，将肿瘤区或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间，引起肿瘤细胞分子结构发生改变和溶酶体活性增强，达到杀灭肿瘤细胞，治疗肿瘤的目的。传统热疗包括超声、微波、射频等，由于穿透深度，热场分布不均匀，容易造成周围组织的损伤。近年来，随着生物医学工程、生物材料、临床医学等研究领域的迅速发展，一些创新的肿瘤热疗技术成功实现了肿瘤治疗的临床转化，为肿瘤精确定位热疗开辟了新的途径。肿瘤磁感应热疗技术基于“磁性生物材料在交变磁场下感应升温”的基本原理，将磁性生物材料通过术中植入、经皮穿刺、动脉灌注等方式适形地植入肿瘤区域，患者暴露于中频交变磁场后，藉由奈尔弛豫及布朗运动等物理学效应，磁性生物材料将交变磁场的能量转化为热量，从而在肿瘤区域迅速形成43～47℃高温区，使对热较为敏感的癌细胞红肿、坏死，而对热相对不敏感的处于边缘的正常细胞不受影响，从而避免在磁热治疗肿瘤过程中对正常组织的损伤。目前常用介质包括毫米级介质(铁磁合金热籽)以及各种纳米级介质(磁流体及其修饰物)。磁热籽是一种毫米级的棒状铁磁合金，在交变磁场下具有可控的良好的升温效果，但是实际应用时需要手术植入与取出，操作复杂，特别是给深部肿瘤的治疗带来不便。同时磁热籽热场分布难以监测，治疗过程中难以兼顾肿瘤的有效消除与避免对正常组织带来损伤。纳米磁介质(主要为纳米氧化铁或纳米杂化材料)研究主要目的是制备出比吸热速率(SAR)值更高、产热性能更优异的纳米磁性介质。但是纳米材料在人体的粒径分布、分散性、稳定性亟待解决，同时，磁性材料的生物相容性与毒理效应难以有效监测，纳米颗粒可分布于体内各组织，尤其能通过血脑屏障，因此目前尚不能够应用。因此，研究开发生物相容性好、比吸热速率高的磁热疗介质可保证患者安全的前提下，有效提高治疗效率，具有基础研究和临床应用的双重意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提出液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。具体技术方案如下：液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。所述液态金属的熔点为10℃～30℃。所述液态金属为镓基合金；镓基合金中镓的质量百分含量为50％～80％，铟的质量百分含量为10％～50％，锡的质量百分含量为2％～50％。一种磁感应热肿瘤治疗仪，包括所述液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。所述液态金属在交变磁场下涡流产热升温。所述液态金属使用注射器在肿瘤部位多点注射，使用量为50～100μl。所述红外热成像仪用于监控肿瘤部位的温度。所述CT设备用于观察：液态金属与肿瘤部位的相对位置以及根据交变磁场下液态金属分布情况与肿瘤部位温度关系。所述交变磁场的场强为5～20kA/M，频率为100～500kHz，作用时间为10～30min。进一步地，磁感应热肿瘤治疗仪在肿瘤治疗中的使用方法，包括如下步骤：(1)动物模型或体外模型进行预实验：使用注射器吸取一定量的液态金属，多位点注射到肿瘤部位；进行CT成像，观察液态金属与肿瘤的相对位置；交变磁场作用于肿瘤部位，CT设备和红外成像仪监控液态金属分布情况与肿瘤部位温度的关系，选择液态金属的最佳注射剂量与位点以维持肿瘤部位温度在42℃～48℃；(2)在最佳注射剂量与位点条件下，将液态金属注射到肿瘤部位，交变磁场作用于肿瘤部位，实现磁热治疗肿瘤；(3)治疗结束后，根据CT成像显示液态金属的分布位置以及代谢情况。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所采用的低熔点液态金属常温下呈现液态、流动性好、可注射，生物相容性好，在体内外环境中结构稳定，具有优异的CT成像功能；液态金属磁性介质CT成像功能不仅可以实时监测液态金属在肿瘤内部的分布，指导磁热疗前注射过程与磁热疗后取出过程，还可以实时监控液态金属在体内的代谢情况，实现成像指导下的肿瘤治疗。根据肿瘤的形状，在CT成像指导下，利用传统注射器就可以完成肿瘤部位原位多点注射，避免了手术的复杂操作以及植入的创伤给病人带来的痛苦；利用CT对液态金属定位，可精确实现液态金属磁热疗过程的定点注射，对液态金属的分布与含量有精准的确认，而不需要额外添加造影剂。此外，液态金属磁热介质成本低、易得、易保存，且可回收利用。2、肿瘤细胞在42℃～48℃，加热时间20min以上，产生热致死效应，引发细胞凋亡，根据肿瘤的形状，将液态金属磁性介质进行合理的分布，在交变磁场下，涡流热分布均匀，肿瘤细胞受到有效的热刺激被消灭；由于液态金属分布均匀合理，磁热效应可严格被控制在肿瘤组织部位，同时正常细胞耐热性优于肿瘤细胞，因此周围组织细胞降低或者避免了热损伤，机体的正常功能以及生理状态不受影响。3、本专利技术突破目前磁感应热疗介质的研究局限于纳米磁介质的范畴，利用了具有肿瘤成像及可注射性的高效、新型磁感应热疗介质液态镓铟合金在交变磁场下的涡流升温效应杀伤肿瘤细胞，实现了CT成像指导下的肿瘤磁热治疗。附图说明图1是液态金属在肿瘤部位的多点注射；图2是本专利技术磁感应热肿瘤治疗仪的肿瘤治疗过程示意；其中，1-注射器；2-肿瘤部位；3-液态金属；4-CT设备；5-交变磁场。具体实施方式以下实施例便于更好地理解本专利技术。实施例中实验材料如无特殊说明均可通过商业途径获得，实验方法如无特殊说明均为常规实验方法。以下实施例中所述液态金属为镓铟合金，其中，镓的质量百分含量为75％，铟的质量百分含量为25％。实施例1：液体金属的毒副作用和生物相容性1、细胞实验细胞验证实验按照中华人民共和国国家标准GB/T16886.5(医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验)和国际医疗器械生物学评价标准ISO10993-5相关规定，以小鼠成纤维细胞L929和人乳腺癌细胞MCF-7为研究对象，对液态金属进行体外生物安全性评价。取液态金属1mL紫外灭菌两天，将200μL液态金属加入5mlEP管，震荡使液态金属黏附在管壁并铺满整个管底，取出多余液态金属，加入RPMI1640基础培养液，使液态金属与液体表面积体积比为3cm2/mL，置于37℃、5％CO2培养箱中24h后，加入10％胎牛血清制备浸提液。L929、MCF-7细胞复苏后，加入含10％胎牛血清的1640培养液，置于37℃、5％CO2培养箱培养。隔天换液，待细胞长满瓶底80％～85％时，进行细胞计数，按1∶3比例传代。选取生长旺盛的L929细胞以5000个/孔接种于96孔板，实验组加入含血清浸提液，对照组加入完全培养基，37℃常规培养，分别在1、2、3天CCK8法测定细胞存活率，计算细胞相对增值率(RGR)，计算各组细胞的RGR并按照标准转化为6级细胞毒性以评定液态金属浸提液的毒级(毒级为0级和I级为合格)。经过计算，液态金属浸提液的毒级为0，表明液态金属几乎没有细胞毒性，液态金属生物相容性优异。2、体内实验按照中华人民共和国国家标准GB/T16886.6(医疗器械生物学评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。

【技术特征摘要】
1.液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述液态金属的熔点为10℃～30℃。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述液态金属为镓基合金；镓基合金中镓的质量百分含量为50％～80％，铟的质量百分含量为10％～50％，锡的质量百分含量为2％～50％。4.一种磁感应热肿瘤治疗仪，其特征在于，所述肿瘤治疗仪包括权利要求1所述液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。5.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述液态金属在交变磁场下涡流产热升...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凌云，王丹，谢文升，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11