基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法技术

本发明专利技术提供一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动，完成磁性纳米粒子的聚集；利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在某个轴方向运动时，首先，在该轴方向施加定时保持恒定取向磁场，对磁性纳米粒子进行磁化，磁性纳米粒子被磁化形成磁极并翻转匹配该定时保持恒定取向磁场；然后，在磁性纳米粒子成功匹配取向磁场后，撤销定时保持恒定取向磁场，并在该轴方向施加与磁性纳米粒子的磁极方向相反的脉冲磁场，利用磁性同极相斥的原理，推动磁性纳米粒子沿该轴方向运动。利用三维取向磁场与脉冲磁场相结合，以实现对磁性纳米粒子的聚集，能够实现磁性纳米粒子的深度定位。

【技术实现步骤摘要】
基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法
本专利技术涉及磁场聚集
，更为具体地，涉及一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法。
技术介绍
长期以来肿瘤治疗的方法有手术切除法、化学疗法和放射疗法。手术法因无法完全清除癌细胞，容易造成癌细胞再次扩散，加上多数人体器官一旦切除就无法再生，使手术法局限性大。化学疗法和放射疗法在杀死癌细胞的同时又大量伤害了正常细胞，引起很多副作用和并发症。人类研究发现：肿瘤部位的神经和血管不发达，容易被加热，癌细胞被加热到43℃以上就会死亡，而正常细胞加热到48℃以上也不会死亡，因此选择性地将癌症细胞加热到43℃-48℃，将其杀死是一种没有副作用治疗癌症的有效方法，这种方法叫做温热疗法。加热有微波、超声波、红外线、热水等方法，但这些方法都只能体外加热，很难对人体深处的肿瘤进行有效加热，加热范围、程度等也难控制，很难实用于临床治疗。目前，人们研究预先将铁磁性材料植入肿瘤部位，再在外界施加外界交变磁场，在交变磁场的作用下，铁磁性材料中的磁畴排列方向也会随着磁场的方向交替变化。在旋转变化的过程中，磁畴相互碰撞磨擦产生热量，通过这种磁滞生热加热肿瘤部位，使其温度达到43℃-48℃，清除癌细胞，而正常细胞却不受伤害，这种方法加热均匀、控温方便、安全可靠，可对深处肿瘤进行加热，但存在治疗癌细胞效率低，消除不彻底等缺陷。治疗肿瘤还有一种方法，是将抗癌药物直接植入到肿瘤部位，使药物直接作用于肿瘤细胞。无论是摩擦生热治疗方法还是药物植入治疗方法，首要条件是将治疗药物或磁性材料聚集到身体中任何一个需要治疗的位置，现有技术中，采用注射法将药物或磁性材料直接注射到肿瘤处，但是这种方法是有创的，并且肿瘤内部压力大，注射的药物或磁性材料容易漏出。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，以解决如何在体内实现药物或磁性材料聚集的问题。本专利技术提供的基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动，完成磁性纳米粒子的聚集；其中，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在X轴方向运动的过程，包括：在X轴方向施加X轴向定时保持恒定取向磁场，对磁性纳米粒子进行磁化，磁性纳米粒子被磁化形成磁极并翻转匹配X轴向定时保持恒定取向磁场；在磁性纳米粒子成功匹配X轴向定时保持恒定取向磁场后，在X轴方向施加与磁性纳米粒子的磁极方向相反的X轴向脉冲磁场，推动磁性纳米粒子沿X轴方向运动；利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在Y轴方向运动的过程，包括：在Y轴方向施加Y轴向定时保持恒定取向磁场，磁性纳米粒子翻转匹配Y轴向定时保持恒定取向磁场；在磁性纳米粒子成功匹配Y轴向定时保持恒定取向磁场后，在Y轴方向施加与磁性纳米粒子的磁极方向相反的Y轴向脉冲磁场，推动磁性纳米粒子沿Y轴方向运动；利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在Z轴方向运动的过程，包括：在Z轴方向施加Z轴向定时保持恒定取向磁场，被磁化的磁性纳米粒子翻转匹配Z轴向定时保持恒定取向磁场；在磁性纳米粒子成功匹配Z轴向定时保持恒定取向磁场后，在Z轴方向施加与磁性纳米粒子的磁极方向相反的Z轴向脉冲磁场，推动磁性纳米粒子沿Z轴方向运动。与现有技术相比，本专利技术提供的基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维定时保持恒定取向磁场与脉冲磁场相结合，实现对磁性纳米粒子在体内的聚集及深度定位。附图说明通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在第一种X轴向定时保持恒定取向磁场中的状态示意图；图2为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在第二种X轴向定时保持恒定取向磁场中的状态示意图；图3为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在X轴向脉冲磁场中的状态示意图；图4为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在第一种Y轴向定时保持恒定取向磁场中的状态示意图；图5为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在第二种Y轴向脉冲磁场中的状态示意图；图6为根据本专利技术实施例的磁性纳米粒子在Y轴向脉冲磁场中的状态示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在三维磁场内沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动，完成磁性纳米粒子的聚集，把聚集在一起的磁性纳米粒子的位置作为目标地点，达到该目标地点的路径可以不同，但最终到达的位置是相同的，即目标地点，也就是说，本专利技术不一定非按照X轴方向→Y轴方向→Z轴方向的固定顺序驱动磁性纳米粒子移动，X轴方向→Y轴方向→Z轴方向这种顺序只是到达目标地点的一条路径，而到达目标地点的其它路径如下：X轴方向→Z轴方向→Y轴方向；Y轴方向→X轴方向→Z轴方向；Y轴方向→Z轴方向→X轴方向；Z轴方向→X轴方向→Y轴方向；Z轴方向→Y轴方向→X轴方向。需要说明的是，磁性纳米粒子既处于三维磁场内又处于人体内，通过三维磁场驱动磁性纳米粒子运动，达到磁性纳米粒子在体内聚集的目的，在磁性纳米粒子内装载有治疗药物，磁性纳米粒子作为治疗药物的载体，起到运送治疗药物的作用，本专利技术的目的是如何在体内实现治疗药物的靶向聚集，以代替现有的注射方式，因此，本专利技术并不是一种对人体疾病的治疗方法。利用三维磁场驱动磁性纳米粒子在X轴方向运动的过程，包括：步骤S11：在X轴方向施加X轴向定时保持恒定取向磁场，对磁性纳米粒子进行磁化，磁性纳米粒子被磁化形成磁极并翻转匹配X轴向定时保持恒定取向磁场。在X轴方向施加的X轴向定时保持恒定取向磁场的作用在于，在磁化磁性纳米粒子的同时，防止磁性纳米粒子朝某个磁场方向移动，磁性纳米粒子被磁化后形成N极和S极，并与X轴向定时保持恒定取向磁场相匹配。产生X轴向定时保持恒定取向磁场的方法有两种，下面分别对两种方法进行详细说明。第一种方法：如图1所示，X轴向定时保持恒定取向磁场由两个独立的间隔设置的多层卷绕的极化线圈产生，两个极化线圈的卷绕匝数相同，磁性纳米粒子位于两个极化线圈之间，极化线圈相当于螺线管，两个极化线圈充入大小相同的电流后产生两个磁场，两个磁场的方向相同、磁场强度相同，从而形成X轴向定时保持恒定取向磁场。在对两个极化线圈充入相同大小的电流后，根据安培定则，图1中极化线圈1的左端为S极、右端为N极，极化线圈2的左端为S极、右端为N极，磁性纳米粒子3(图1中示例性的示出了一个)位于左侧极化线圈的N极与右侧极化线圈的S极之间，在磁性纳米粒子3被磁化后产生N极和S极，随后磁性纳米粒子3与X轴向定时保持恒定取向磁场进行匹配，磁性纳米粒子3的S极朝向极化线圈1的N极，磁性纳米粒子3的N极朝向极化线圈2的S极，由于磁性纳米粒子3的N极受到极化线圈1的S极的吸引力，磁性纳米粒子3的N极受到极化线圈2的S极的吸引力，因此，磁性纳米粒子不会朝向极化线圈1或极化线圈2移动。第一种方法中两个极化线圈的独立是指两个极化线圈不连接，各自充入大小相等、方向相同的电流。两个极化线圈产生的磁场方向根据充电电流的方向确定，极化线圈的哪一端均可以为N极或S极，只要保证产生两个同向的磁场即可。第二种方法：如图2所示，X轴向定时保持恒定取向磁场由两个间隔设置且连接在一起的极化线圈产生，极化线圈多层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动，完成所述磁性纳米粒子的聚集；其中，利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在X轴方向运动的过程，包括：在X轴方向施加X轴向定时保持恒定取向磁场，对所述磁性纳米粒子进行磁化，所述磁性纳米粒子被磁化形成磁极并翻转匹配所述X轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述X轴向定时保持恒定取向磁场后，在X轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的X轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿X轴方向运动；利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在Y轴方向运动的过程，包括：在Y轴方向施加Y轴向定时保持恒定取向磁场，所述被磁化的磁性纳米粒子翻转匹配所述Y轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述Y轴向定时保持恒定取向磁场后，在Y轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的Y轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿Y轴方向运动；利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在Z轴方向运动的过程，包括：在Z轴方向施加Z轴向定时保持恒定取向磁场，所述被磁化的磁性纳米粒子翻转匹配所述Z轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述Z轴向定时保持恒定取向磁场后，在Z轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的Z轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿Z轴方向运动。...

【技术特征摘要】
1.一种基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，利用三维磁场驱动磁性纳米粒子沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动，完成所述磁性纳米粒子的聚集；其中，利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在X轴方向运动的过程，包括：在X轴方向施加X轴向定时保持恒定取向磁场，对所述磁性纳米粒子进行磁化，所述磁性纳米粒子被磁化形成磁极并翻转匹配所述X轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述X轴向定时保持恒定取向磁场后，在X轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的X轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿X轴方向运动；利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在Y轴方向运动的过程，包括：在Y轴方向施加Y轴向定时保持恒定取向磁场，所述被磁化的磁性纳米粒子翻转匹配所述Y轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述Y轴向定时保持恒定取向磁场后，在Y轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的Y轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿Y轴方向运动；利用所述三维磁场驱动所述磁性纳米粒子在Z轴方向运动的过程，包括：在Z轴方向施加Z轴向定时保持恒定取向磁场，所述被磁化的磁性纳米粒子翻转匹配所述Z轴向定时保持恒定取向磁场；在所述磁性纳米粒子成功匹配所述Z轴向定时保持恒定取向磁场后，在Z轴方向施加与所述磁性纳米粒子的磁极方向相反的Z轴向脉冲磁场，推动所述磁性纳米粒子沿Z轴方向运动。2.如权利要求1所述的基于三维磁场的磁性纳米粒子聚集方法，其中，施加所述X轴向定时保持恒定取向磁场的过程包括：通过向沿X轴方向两个独立的间隔设置的极化线圈通电，产生两个方向相同、强度相同的磁场，形成所述X轴向定时保持恒定取向磁场；施加所述Y轴向定时保持恒定取向磁场的过程包括：通过向沿Y轴方向两个间隔设置的极化线圈通电，产生两个方向相同、强度相同的磁场，形成所述Y轴向定时保持恒定取向磁场；施加所述Z轴向定时保持恒定取向磁场的过程包括：通过向沿Z轴方向两个间隔设置的极化线圈通电，产生两个方向相同、强度相同的磁场，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春红，马毅龙，陈登明，周安若，孙建春，易载兴，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50