一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊及其制备方法。该具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊由核芯和核壳组成，所述的核芯材料包括微波升温材料和磁共振成像材料，所述的核壳是明胶材料。微胶囊的直径为0.5～50μm，所述微胶囊的壳层厚为0.1～10μm。本发明专利技术微胶囊按如下的方法进行制备：乳化，凝聚反应，交联和洗涤；即得到包裹的微波升温材料和磁共振成像材料的微胶囊。本发明专利技术微胶囊的组成、大小和壳层厚度可调。本发明专利技术工艺简单，制备条件温和，可重复性好和使用范围广。在微波作用下，芯材微波升温材料通过相互碰撞产生大量的热量，使局部组织温度升高以达到消除肿瘤细胞的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊及其制备方法。该具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊由核芯和核壳组成，所述的核芯材料包括微波升温材料和磁共振成像材料，所述的核壳是明胶材料。微胶囊的直径为0.5～50μm，所述微胶囊的壳层厚为0.1～10μm。本专利技术微胶囊按如下的方法进行制备：乳化，凝聚反应，交联和洗涤；即得到包裹的微波升温材料和磁共振成像材料的微胶囊。本专利技术微胶囊的组成、大小和壳层厚度可调。本专利技术工艺简单，制备条件温和，可重复性好和使用范围广。在微波作用下，芯材微波升温材料通过相互碰撞产生大量的热量，使局部组织温度升高以达到消除肿瘤细胞的目的。【专利说明】一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物医用材料
。更具体地，涉及一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊及其制备方法和应用。
技术介绍
微波热疗作为一种新的肿瘤治疗技术之一，已经成为全球医学界关注的热点(Nature Reviews, 2014, 199-208)。微波热疗表明，离子、偶极子或带电胶体在微波场中振动或旋转运动产生热效应，或者带电颗粒在微波场下产生的非热效应，都可以改变肿瘤组织的理化特性并达到治疗的效果。微波热疗和化疗结合在一起，其微波消融的效果最佳，但是化疗对患者造成诸如身体衰弱，免疫功能下降，神经系统毒性和组织器官毒性等。如何利用微波材料的热效应加热肿瘤组织，在较短的时间使其温度达到43°C以上，使周围正常组织的温度明显低于肿瘤区域的温度，是当前的研究的热点之一，其可以减少对正常组织的损伤，实用范围广，加热温度和时间易于控制。 微波升温材料是指在室温或者在室温附近呈液体的由离子组成的物质。与其他的溶剂相比，微波升温材料具有液体范围宽、蒸汽压小、电导率高和热稳定性好等优异的物理化学性能。在微波作用下，离子液体通过离子碰撞能够产生大量的热量，使局部组织温度升高已达到消除肿瘤细胞的目的(Green Chemistry, 2003, 296 - 299)。核磁共振成像可以直接作出横断面、冠状面、矢状面和各种斜面的体层图像，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。在临床中往往采用造影剂来增强MRI的影像效果。目前常见的MRI造影剂主要分为两类，即顺磁性造影剂(T1造影剂)和超顺性造影剂(T2造影剂)。而以磁性纳米颗粒为主(B1materials, 2014, 35, 5840-5846)的顺性造影剂(T2造影剂)，具有高效性、低毒性以及成本低的特点，已经成为MRI造影剂的首选材料。明胶的主要组成为氨基酸组成相同而分子量分布很宽的多肽分子混合物，是制备微胶囊的主要原料之一，其具有丰富的表面基团，广泛用于生物医学领域。明胶具有很好的生物相容性和降解产物无毒性的优点。 申请号为200980121279.6的中国专利，公开了一的种纳米颗粒介导的微波处理方法来增强对细胞和微波处理。将这些纳米颗粒设计为将微波辐射转换为热量，并且这些纳米颗粒包括用于增强原位效应的特异性组织靶向以及其它功能性。将纳米颗粒引入一种组织系统之中并且施加一种微波场。这些纳米颗粒通过释放热量对该微波能量做出反应时加热该组织导致其温度升高。这种方法可以使用比较低的微波功率，因此将副作用的风险最小化的同时仍然允许局部的并且精确地投递有效的热剂量到靶向组织，并取得了较好的效果。但是该材料的体内的生物兼容性并未解决。 目前，微波热疗技术在临床上应用上已非常广泛，在许多疾病的治疗中取得较好的效果。但是目前的微波热疗过程中，除了照射到病变部位之外，还会照射到与病变部位相毗邻的组织，造成对正常组织的损害，此外，由于微波能量的汇聚程度较低，使得热疗效果也不好，加热时间较长。以往用于生物体内热疗的磁性纳米颗粒和二氧化碳纳米管等材料自身生物相容性较差，对生物体有一定的毒性。 在临床上，对肿瘤的治疗效果和预后进行实时监测对肿瘤的治疗具有重要的意义。磁共振成像诱导的治疗，可以确定肿瘤的具体位置为肿瘤的治疗提供较好的条件、提高治疗效率并且能降低对肿瘤周围正常组织的损伤，以达到治疗和治疗效果的监测相结合的目的。Fe3O4由于具有独特的磁学性质和良好的生物相容性，研究其作为造影剂在磁共振成像技术方面的应用，越来越受到人们的关注。 综上所述，找到一种具有很好的生物相容性、提高热疗效果并且具有成像诱导功能的材料对于肿瘤的治疗具有重要的意义。而采用明胶类微胶囊包裹微波升温材料和磁共振的材料具有很好的生物相容性，可以达到微波热疗的效果。而在微胶囊中包裹磁共振成像材料具有成像的效果，可以对肿瘤的治疗效果与预后进行实时监测。而具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊还未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊，该微胶囊具有很好的生物兼容性，可以达到微波热疗的效果。微胶囊中包裹磁共振成像材料具有成像的效果，可以对肿瘤的治疗效果与预后进行实时监测。 本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种用于微波肿瘤治疗的微胶囊的制备方法。微胶囊的核壳组成、大小和壳层厚度可调。本专利技术工艺简单，制备条件温和，可重复性好和使用范围广。 本专利技术要解决的第三个技术问题是提供微胶囊在微波热疗和治疗效果与预后进行实时监测相结合的应用。 为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用下述技术方案: 一种用于微波肿瘤治疗的微胶囊，所述微胶囊的直径为0.5?50μπι，所述微胶囊的壳层厚为0.1?10 μ m ;所述微胶囊分散在生理盐水中，在微波照射下,在I?10分钟内从25°C升温至43?80°C以上。 优选地，所述的微胶囊的磁共振成像材料是磁性材料；所述微胶囊的升温材料是微波升温材料。 优选地，所述的磁共振成像材料是尺寸在5?900nm范围的且矫顽力大于lA/m的Fe3O4、ZnFe2O4、MnFeO4 中的一种或几种。 优选地，所述微波升温材料选自1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐，1-丁基-3-甲基咪唑四氯化钴，1-辛基-3-甲基咪唑氯盐，氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑，氯化1-氰甲基-3-甲基咪唑或氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑中的一种或几种。 为解决上述第二个技术问题，本专利技术采用下述技术方案: 用于磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊的制备方法包括如下步骤: I)将明胶溶解于磁共振材料和微波升温材料的混合溶液之中搅拌均匀形成水相；所述水相中磁性材料的浓度为0.01?3mol/L ;微波升温材料的浓度为0.02?2mol/L ;在将油和乳化剂搅拌混合均匀形成油相；将水相加入到油相，搅拌均匀得到乳化液A ;然后恒温反应0.1?I小时； 2)将得到的乳化液A中加入交联剂进行固化或向步骤I)得到的混合溶液中加入交联剂进行固化，后处理得到所述具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊。 优选的，步骤I)所述的磁共振成像材料是尺寸在5?900nm范围且矫顽力大于 IA/m 的 Fe3O4、ZnFe2O4、MnFeO4 中的一种或几种。 优选的，步骤I)所述微波升温材料选自1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1- 丁基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁共振成像与微波治疗肿瘤功能的微胶囊，其特征在于：所述微胶囊的直径为0.5～50μm，所述微胶囊的壳层厚为0.1～10μm；所述微胶囊在微波照射下，在1～10分钟内从25℃升温至43～80℃以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪伟，杜奇军，刘天龙，付长慧，李琳琳，任湘菱，任俊，唐芳琼，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11