一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，本发明专利技术将生物相容性材料电晕充电后形成生物驻极体，再以有机铁电压电材料为基质制备高度取向的纤维增强薄膜覆盖其上，模拟天然细胞胞外基质，通过调节有机无机材料的掺入比例，控制静电纺丝的技术参数制备高取向度的弹性纤维薄膜，不仅能够提高材料的柔韧性和生物相容性，且能够提高弹性应力发光的强度，可应用于癌症和肿瘤的治疗、生物成像、应力分布可视化、应力破坏检测等方面，还可以应用在许多不同的领域，例如各种传感器的制备和人机智能交互等。

A composite film for cancer therapy and stress visualization

The invention relates to a method for cancer treatment and composite film visual, the biocompatible material formed after corona charging Bioelectret, using organic ferroelectric materials to prepare highly oriented fiber reinforced film covered on the simulation of natural cell extracellular matrix, through adjusting the organic the proportion of inorganic materials, control of electrostatic spinning technical parameters of preparation of elastic fiber film with high degree of orientation, not only can improve the compatibility of materials flexibility and biology, which can improve the luminous intensity of the stress and elastic, can be used in cancer therapy, biological imaging, visualizing stress distribution, stress damage detection, can also be used in many different fields, such as sensor preparation and human-computer interaction etc..

【技术实现步骤摘要】
一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜
本专利技术涉及一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，属于材料领域。
技术介绍
从发光材料的发现到现在，只有短短的几十年，而就在这几十年里，长余辉发光材料的研究取得了突破性的发展，尤其在稀土发光材料研究上，我们更是获得了巨大的成功。随着应用范围的不断扩大，人们对材料的应力发光性能的要求越来越高，越发地需要新技术的出现。通过与计算机软件和光收集装置的结合，可以将力的信息直接转换成光的信号，从而实现应力分布的可视化。纤维化疾病与癌症的高发病率和高致死率，使得人们非常害怕并严重关注，因为癌症在某种意义上来说已经与死亡等同，即使是丧尽家财也不一定能治好。随着对癌症研究的不断深入，开发出来的抑制手段或治疗方法也越来越多，例如手术治疗、化学治疗和放射线治疗，由于它们的开发比较早，治疗手段也更加完善，但是它们的副作用比较大；靶向治疗和免疫治疗这些近些年才开发出来的治疗手段，治疗效果好且副作用小，但是都有很大的局限性。静电场对细胞作用机理，给了我们治疗癌症的一种新思路。利用电场的特殊性质来杀死癌细胞，可以使得癌症的治疗更加的方便。对于电场的深入研究并与细胞生物学相结合，使得我们对于电场对细胞的作用机制有了充分的了解。探索电场对细胞作用的方式是以驻极体(一种可以长期储存电荷并保持极化状态的功能材料)为载体而进行研究的，与此同时，驻极体在医疗领域里的研究也已经从初步的发现现象、研究实验逐步走向了机理的研究。目前我们已经发现驻极体可以改善血液的微循环、影响细胞膜的通透性、调控细胞生长和促进损伤愈合的功能。根据驻极体对细胞凋亡的影响，可以将其推广于驻极体对癌细胞和肿瘤细胞的作用，这对于指导我们抑制或杀死它们有很大的指导作用。而将应力发光材料与驻极体结合成复合材料，可以通过发光情况显示出细胞的运动轨迹，有助于实现局部应力的可视化。应力的可视化不仅有助于我们进一步研究癌细胞的形成机理和生长机制，还可以实时显示细胞运动轨迹，这对于药物的给药有非常大的帮助。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中癌症治疗方面的不足，提供一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，其能解决现有癌症治疗手段存在副作用大、费用昂贵、治疗周期长等问题，并能消除生物成像时的光谱重叠干扰，对生物过程实现实时监控。技术方案一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，由如下步骤制备而成：(1)将FEP薄膜(全氟乙烯丙烯共聚物薄膜)裁剪成(2-3)cm×(3-4)cm的尺寸，超声清洗并干燥后，将FEP薄膜的一面镀上金电极，然后以另一面为充电面，对其进行电晕充电，得到驻极体薄膜，备用；(2)按化学计量比Sr0.97Al2O4:Eu2+0.01，Dy3+0.02，将Sr(NO3)2、Al(NO3)3、Eu(NO3)3和Dy(NO3)3溶液混合搅拌均匀，然后加入尿素和乙二醇，超声分散均匀，将超声分散均匀的溶液转入反应釜中进行水热反应，反应完全后离心分离，干燥，即得前躯体粉末；(3)将步骤(2)中的前躯体粉末，在还原气氛的管式炉中烧结，得到不同形貌的Sr0.97Al2O4:Eu2+0.01,Dy3+0.02，简称为SAOED；(4)将步骤(3)中得到的SAOED加入到电纺液中分散，得到分散均匀的混合溶液，将该混合溶液进行静电纺丝，以步骤(1)中得到的驻极体薄膜为基底，在其表面形成一层高度取向的薄膜，即得。步骤(1)中的FEP薄膜厚度为15-35μm，FEP是由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，其中六氟丙烯共聚的含量为5-20wt％。进一步，步骤(1)中，镀金电极的方法是采用磁控溅射仪，溅射时真空度保持在6×10-2-2×10-1mbar，溅射时电流控制在20-40mA，溅射时间为60-360s。进一步，步骤(1)中，电晕充电的条件为：单针电晕充电，针尖至栅网的距离为1-10cm，栅网至样品的距离为1-10mm，栅网电压为0.1-3kv，针电压为5-30kv，充电时间为1-60min。进一步，步骤(2)中，水热反应的温度为110-160℃，反应时间是18-30h。进一步，步骤(3)中，还原气氛是含5-10v％H2的氩气，管式炉以3-10℃/min的升温速度在1100-1500℃下烧2-8h。进一步，步骤(4)中，SAOED的加入量为电纺液质量的5-30％。进一步，步骤(4)中，电纺液为：5-35wt％的PVDF-TrFE共聚物溶解在混合溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮(ACE)中，混合溶剂中m(DMF)：m(ACE)＝(0.1-0.6):(0.9-0.4)。进一步，步骤(4)中，静电纺丝的反应条件是：滚筒的转速v＝600-1500r/min，注射器针头到滚筒的垂直距离d＝2-20cm，纺丝电压V＝±3-40kv，注射器的注射速度v＝0.1-5ml/h，环境温度15-55℃，纺丝时间为8-40min。本专利技术的有益效果是将生物相容性材料电晕充电后形成生物驻极体，再以有机铁电压电材料为基质制备高度取向的纤维增强薄膜覆盖其上，模拟天然细胞胞外基质，不仅能够提高材料的柔韧性和生物相容性，且能够提高弹性应力发光的强度，可应用于癌症和肿瘤的治疗、生物成像、应力分布可视化、应力破坏检测等方面，还可以应用在许多不同的领域，例如各种传感器的制备和人机智能交互等。附图说明图1为细胞在实施例1的复合薄膜表面的运动轨迹图。图2是实施例1的复合薄膜对3T3细胞作用时间与3T3细胞凋亡比例的关系图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。实施例1(1)将20μm厚的全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)薄膜裁剪成2cm×3cm的尺寸，用水超声清洗2h，干燥后将FEP薄膜的一面用磁控溅射仪在1×10-1mbar的压力下，电流控制在40mA，溅射90s镀上金电极，然后以另一面为充电面，对其进行电晕充电，得到了储存一定电荷的驻极体薄膜。电晕充电时的条件为：单针电晕充电，针尖至栅网的距离为3cm，栅网至样品的距离为5mm，栅网电压为2kv，针电压为8.6kv，充电时间为10min。(2)将Sr(NO3)2溶液、Al(NO3)3溶液、Eu(NO3)3溶液和Dy(NO3)3溶液分别加入烧杯中，其中Sr(NO3)2:Al(NO3)3:Eu(NO3)3:Dy(NO3)3＝0.97:2:0.01:0.02的摩尔比加入，搅拌均匀，再加入尿素和乙二醇，超声分散，将溶液转入带聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中130℃反应24h，反应后将产物分别用水和乙醇各离心清洗5次(8000rpm，10min)，最后干燥得到前躯体粉末(60℃，24h)。(3)将步骤(2)中的前躯体粉末，在含H25-10v％的氩气的管式炉中1300℃，4h烧结得到不同形貌的Sr0.97Al2O4:Eu2+0.01,Dy3+0.02(SAOED)。(4)将12wt％的PVDF-TrFE(70:30)共聚物溶解在二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮(ACE)的混合溶液中，其中m(DMF)：m(ACE)＝1:3；再加入10％(电纺液的质量比)的SAOED粉末，得到分散均匀的混合溶液，将混合溶液静电纺丝，以步骤(1)中得到的驻极体薄膜为基底，在其表面形成一层高度取向的纤维复合薄膜。静电纺丝的条件是滚筒的转速v＝1000r/min，注射器针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，其特征在于，由如下步骤制备而成：(1)将FEP薄膜裁剪成(2‑3)cm×(3‑4)cm的尺寸，超声清洗并干燥后，将FEP薄膜的一面镀上金电极，然后以另一面为充电面，对其进行电晕充电，得到驻极体薄膜，备用；(2)按化学计量比Sr0.97Al2O4:Eu

【技术特征摘要】
1.一种用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，其特征在于，由如下步骤制备而成：(1)将FEP薄膜裁剪成(2-3)cm×(3-4)cm的尺寸，超声清洗并干燥后，将FEP薄膜的一面镀上金电极，然后以另一面为充电面，对其进行电晕充电，得到驻极体薄膜，备用；(2)按化学计量比Sr0.97Al2O4:Eu2+0.01，Dy3+0.02，将Sr(NO3)2、Al(NO3)3、Eu(NO3)3和Dy(NO3)3溶液混合搅拌均匀，然后加入尿素和乙二醇，超声分散均匀，将超声分散均匀的溶液转入反应釜中进行水热反应，反应完全后离心分离，干燥，即得前躯体粉末；(3)将步骤(2)中的前躯体粉末，在还原气氛的管式炉中烧结，得到不同形貌的Sr0.97Al2O4:Eu2+0.01,Dy3+0.02，简称为SAOED；(4)将步骤(3)中得到的SAOED加入到电纺液中分散，得到分散均匀的混合溶液，将该混合溶液进行静电纺丝，以步骤(1)中得到的驻极体薄膜为基底，在其表面形成一层高度取向的薄膜，即得。2.如权利要求1所述的用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，其特征在于，步骤(1)中的FEP薄膜厚度为15-35μm，FEP是由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，其中六氟丙烯共聚的含量为5-20wt％。3.如权利要求1所述的用于癌症治疗和应力可视化的复合薄膜，其特征在于，步骤(1)中，镀金电极的方法是采用磁控溅射仪，溅射时真空度保持在6×10-2-2×10-1mbar，溅射时电流控制在20-40mA，溅射时间为60-...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄程，张昊，张珊珊，韦扬，黄维，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32