一种纳米相变液滴及其制造方法、磁声联合激励系统与方法，纳米相变液滴，包括：内核物以及外覆膜，外覆膜包裹内核物；内核物包括磁纳米颗粒以及氟代烷液体；外覆膜为脂质、蛋白质或高聚物；纳米相变液滴在外部激励下具有第一状态以及第二状态；在第一状态，在预设的第一超声激励和磁场激励下，部分或全部氟代烷液体进行物理相变转化为氟代烷气体，纳米相变液滴形成微泡结构；在第二状态，处于微泡结构的纳米相变液滴在预设的第二超声激励下，外覆膜破裂，磁纳米颗粒从外覆膜中被释放。本申请可以显著降低超声和磁热的能量阈值，提高效率的同时可以提高安全性。时可以提高安全性。时可以提高安全性。
【技术实现步骤摘要】
纳米相变液滴及其制造方法、磁声联合激励系统与方法
[0001]本专利技术涉及超声诊断
，具体涉及一种纳米相变液滴及其制造方法、磁声联合激励系统与方法。
技术介绍
[0002]传统的超声诊疗剂如微泡，其气核结构可以增强超声回波信号从而作为超声成像增强剂，同时其在超声激励下产生机械效应可以用于药物递送和疾病治疗，从而实现诊断和治疗双重增强效果。但是微泡受限于其微米级较大尺寸，不能透过肿瘤血管的内皮间隙到达肿瘤组织，从而影响其对肿瘤的诊断和治疗效果。与之相比，纳米尺寸级别的相变液滴(phase
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changed nanodroplets)可以透过肿瘤血管的内皮间隙到达肿瘤组织，实现更高效的肿瘤诊疗。
[0003]纳米相变液滴通常为壳核结构，包括两部分，第一部分是液态内核，通常为低沸点的液态氟碳，如沸点是29℃的全氟正戊烷C5F12；第二部分是包膜，如脂质、蛋白质和高聚物等。在外部激励下，内核的液态氟碳发生汽化，由液态变成气态，从而相变为微泡，微泡继而可以实现诊断和治疗双重增强效果。如何高效激励纳米液滴发生相变和生成微泡及监控其过程是一个重要的问题。
[0004]传统的纳米相变液滴可在超声激励下相变为微泡，需要的负声压的大小与液滴的粒径大小有关，纳米液滴的粒径越小，需要的负声压越大，已有研究说明使全氟正戊烷C5F12内核的纳米液滴汽化需要9MPa以上的超声声压，此超声声压超出了临床安全允许的范围，有可能危害人体健康。
技术实现思路
[0005]本专利技术主要解决的技术问题是现有的纳米相变液滴的超声激励需要较大超声升压，存在危害人体健康的问题。
[0006]根据第一方面，一种实施例中提供一种磁声联合激励的纳米相变液滴，包括：内核物以及外覆膜，外覆膜包裹内核物；
[0007]内核物包括磁纳米颗粒以及氟代烷液体；外覆膜为脂质、蛋白质或高聚物；
[0008]纳米相变液滴在外部激励下具有第一状态以及第二状态；在第一状态，在预设的第一超声激励和磁场激励下，部分或全部氟代烷液体进行物理相变转化为氟代烷气体，纳米相变液滴形成微泡结构；
[0009]在第二状态，处于微泡结构的纳米相变液滴在预设的第二超声激励下，外覆膜破裂，磁纳米颗粒从外覆膜中被释放。
[0010]根据第二方面，一种实施例中提供一种纳米相变液滴的制造方法，包括：
[0011]将磁纳米颗粒溶解于无水醇溶剂中，得到第一配置液；
[0012]将氟代烷液体与第一配置液混合，得到第二配置液；
[0013]将外覆膜材料粉末溶解于水中，得到第三配置液；
[0014]将第二配置液与第三配置液混合，得到第四配置液，其中，外覆膜包裹氟代烷液体以及磁纳米颗粒，以构成磁纳米相变液滴；
[0015]去除第四配置液中的无水醇溶剂以及外覆膜材料，得到纯净的磁纳米相变液滴。
[0016]根据第三方面，一种实施例中提供一种磁声联合激励系统，包括；
[0017]超声激励组件，用于向预设作用区域发射第一超声波以及第二超声波；预设作用区域设有如第一方面所描述的纳米相变液滴；
[0018]磁场激励组件，用于在预设作用区域产生第一交变磁场；
[0019]超声监控组件，用于向预设作用区域发射第三超声波，接收第三超声波的回波信号；
[0020]温度监控组件，用于测量预设作用区域的温度；
[0021]处理模块，用于控制超声激励组件向预设作用区域发射第一超声波，控制磁场激励组件在预设作用区域产生第一交变磁场；获取超声监控组件的第三超声波的回波信号；根据回波信号计算纳米相变液滴相变为微泡的程度；确定相变为微泡的程度满足预设要求，控制超声激励组件向预设作用区域发射第二超声波；根据回波信号确定纳米相变液滴的外覆膜破裂，控制磁场激励组件在预设作用区域产生第一交变磁场，通过纳米相变液滴的磁纳米材料加热预设作用区域，监控并控制预设作用区域的温度在第一温度范围。
[0022]根据第四方面，一种实施例中提供一种磁声联合激励方法，包括：
[0023]在预设作用区域注入如第一方面所描述的纳米相变液滴；
[0024]向预设作用区域发射第一超声波以及在预设作用区域产生第一交变磁场；
[0025]向预设作用区域发射第三超声波，获取第三超声波的回波信号；
[0026]根据回波信号计算纳米相变液滴相变为微泡的程度；确定相变为微泡的程度满足预设要求，向预设作用区域发射第二超声波；
[0027]根据回波信号确定纳米相变液滴的外覆膜破裂，在预设作用区域产生第一交变磁场，通过纳米相变液滴的磁纳米材料加热预设作用区域，监控并控制预设作用区域的温度在第一温度范围。
[0028]依据上述实施例的纳米相变液滴及其制造方法、磁声联合激励系统与方法，磁纳米颗粒可以在交变磁场作用下通过磁滞损耗和弛豫效应产热，可以提高氟代烷液体的温度，在较低的超声波声压的共同作用下，实现氟代烷液体的汽化，液滴相变为微泡结构。处于微泡结构的液滴可以在超声波的作用下，外覆膜破裂。相比于单独超声或单独磁热，显著降低超声和磁热的能量阈值，提高效率的同时可以提高安全性。
附图说明
[0029]图1为本申请提供的纳米相变液滴及其相变过程示意图；
[0030]图2为本申请提供的纳米相变液滴的制造方法的流程图；
[0031]图3为本申请提供磁声联合激励系统的结构示意图(一)；
[0032]图4为本申请提供磁声联合激励系统的结构示意图(二)；
[0033]图5为本申请提供磁声联合激励系统的结构示意图(三)；
[0034]图6为本申请提供磁声联合激励方法的流程图(一)；
[0035]图7为本申请提供磁声联合激励方法的流程图(二)；
[0036]图8为本申请提供的纳米相变液滴在外部激励下的超声回波图像(一)；
[0037]图9为本申请提供的纳米相变液滴在外部激励下的超声回波图像(二)；
[0038]图10为本申请的不同磁纳米颗粒浓度下的预设作用区域下的温度测量示意图；
[0039]图11为本申请的不同磁场能量设置下的癌细胞磁热治疗结果示意图；
[0040]图12为本申请的第一超声波信号与第二超声波信号的示意图。
[0041]附图标记：10
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超声激励组件；20
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磁场激励组件；30
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超声监控组件；40
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温度监控组件；50
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处理模块。
具体实施方式
[0042]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁声联合激励的纳米相变液滴，其特征在于，包括：内核物以及外覆膜，所述外覆膜包裹所述内核物；内核物包括磁纳米颗粒以及氟代烷液体；所述外覆膜为脂质、蛋白质或高聚物；所述纳米相变液滴在外部激励下具有第一状态以及第二状态；在第一状态，在预设的第一超声激励和磁场激励下，部分或全部所述氟代烷液体进行物理相变转化为氟代烷气体，所述纳米相变液滴形成微泡结构；在第二状态，处于微泡结构的所述纳米相变液滴在预设的第二超声激励下，所述外覆膜破裂，所述磁纳米颗粒从所述外覆膜中被释放。2.如权利要求1所述的纳米相变液滴，其特征在于，所述氟代烷液体至少包括两种不同沸点的液态氟代烷。3.如权利要求2所述的纳米相变液滴，其特征在于，所述氟代烷液体包括全氟戊烷以及全氟己烷。4.如权利要求1所述的纳米相变液滴，其特征在于，所述磁纳米颗粒为四氧化三铁磁纳米颗粒；和/或，所述外覆膜为高聚合物壳聚糖；和/或，所述纳米相变液滴的尺寸为300nm至500nm；所述磁纳米颗粒的尺寸为10nm至30nm。5.一种纳米相变液滴的制造方法，其特征在于，包括：将磁纳米颗粒溶解于无水醇溶剂中，得到第一配置液；将氟代烷液体与所述第一配置液混合，得到第二配置液；将外覆膜材料粉末溶解于水中，得到第三配置液；将所述第二配置液与第三配置液混合，得到第四配置液，其中，所述外覆膜包裹氟代烷液体以及磁纳米颗粒，以构成磁纳米相变液滴；去除所述第四配置液中的无水醇溶剂以及外覆膜材料，得到纯净的磁纳米相变液滴。6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在0℃环境下，将氟代烷液体与第一配置液混合；所述无水醇溶剂为无水乙醇；和/或，在0℃环境下，采用透析将第四配置液中的无水醇溶剂以及外覆膜材料去除。7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述磁纳米颗粒为四氧化三铁磁纳米颗粒，所述外覆膜材料为高聚合物壳聚糖，所述氟代烷液体包括全氟戊烷或所述氟代烷液体包括全氟戊烷以及全氟己烷。8.一种磁声联合激励系统，其特征在于，包括；超声激励组件，用于向预设作用区域发射第一超声波以及第二超声波；所述预设作用区域...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚欣，李秀芳，陈昕，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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