基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料、医学套装及用途制造技术

本发明专利技术公开一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料、医学套装及用途。本发明专利技术的复合材料经电晕极化处理后表面电势为80mv左右，通过体外加载近红外光可以使复合材料产生热释电效应，通过热释电电流随温度变化图可以看出在温度升高过程中会有电荷释放现象出现，从而建立了材料电学和热学性能之间的相互关联，实现材料的电热效应仿生耦合。通过耦合使压电性能和热释电效应协同作用实现促进巨噬细胞极化及促进组织修复或愈合的效果。示例性实施方案中，通过体外非侵袭性操控近红外光可以提高材料的带电性能，实现了基于近红外光外场的按需给电，解决了带电材料植入体内后长期性能不足的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光热治疗和热释电效应组合领域，具体地涉及基于热释电效应的电热仿生耦合复合材料及用于促进组织修复或愈合的用途。

技术介绍

1、目前光热治疗技术在免疫方面的应用主要局限在调节肿瘤细胞免疫微环境方面。在靶向调节的各种外部刺激中，近红外光(nir)因其高组织穿透能力、对正常组织的损伤最小以及易于远程控制的特性而突出重围，成为当前光热治疗的重要手段之一。de matteis等人利用nir诱导aunp的光热效应，在获得更好的抗肿瘤效果的同时，能够减轻巨噬细胞炎症因子的释放。

2、光热治疗对巨噬细胞极化影响的机制尚不明确。热休克蛋白(hsps)被认为在细胞感受外界高温、紫外线等刺激应答过程中起重要作用。catozzi等人的研究表明41°c的热刺激增加了单核细胞hsp70的表达，并促进细胞从经典激活的m1型向非经典激活的m2型极化。zhang等利用全基因组技术检测aupd纳米材料光热特性对mc3t3细胞成骨分化的作用机制，发现以hsps和bmp2上调表达为主的wnt和ca2+信号通路被激活。还有研究报道，hspa1a(hsp70同源物)过表达促进mscs成骨分化与wnt/β-catenin信号通路密切相关。以上研究提示，hsps蛋白、ca2+和wnt/β-catenin信号通路可能在细胞响应材料光热特性中发挥重要作用。

3、
技术介绍
中的信息仅仅在于说明本专利技术的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

<p>1、为解决现有技术中的至少部分技术问题，本专利技术提供基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料及用于促进组织修复和/或愈合的用途。具体地，本专利技术包括以下内容。

2、本专利技术的第一方面，提供一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料，其包括聚合物和分散于其中的无机光敏颗粒，其中，所述聚合物选自压电聚合物，所述无机光敏颗粒为多巴胺包裹的无机细颗粒。

3、本专利技术的第二方面，提供一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料的制备方法，其包括：

4、提供无机光敏颗粒分散液和压电聚合物溶液的步骤；

5、将分散液与压电聚合物溶液混合得到悬浊液的步骤；和

6、利用悬浊液制备膜材料的步骤。

7、本专利技术的第三方面，提供一种用于组织修复或愈合的医学套装，其包括能量产生单元和能量接收单元，其中所述能量产生单元设置为能够产生光能，所述能量接收单元包含第一方面所述的复合材料，且设置为能够植入机体或设置于机体表面，并当在机体内接收穿过组织到达能量接收单元的光能时可产生电热耦合效应。

8、在某些实施方案中，根据第三方面所述的医学套装，其中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷和左旋聚乳酸中的至少一种。

9、在某些实施方案中，根据第三方面所述的医学套装，其中，所述无机光敏颗粒为纳米级陶瓷颗粒。

10、在某些实施方案中，根据第三方面所述的医学套装，其中，所述纳米级陶瓷颗粒选自钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸锶、铌酸锂和铌酸钾钠中的至少一种。

11、在某些实施方案中，根据第三方面所述的医学套装，其中，所述能量产生单元设置为能够产生持续光照和/或脉冲光照的激光。

12、本专利技术的第四方面，提供复合材料在制备用于组织修复或愈合的医学套装中的用途，其中，所述复合材料为根据第一方面所述的基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料。

13、本专利技术的第五方面，提供一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料来调控免疫细胞极化的方法，其包括以下步骤：

14、(1) 使用免疫细胞和复合材料构建得到培养体系的步骤；和

15、(2) 对所述培养体系进行光照处理的步骤；

16、其中，所述复合材料包括聚合物和分散于其中的无机光敏颗粒；所述光照处理包括使用近红外光照射所述复合材料，且所述光照处理包括持续光照处理和/或脉冲光照处理；所述调控是促进巨噬细胞由m1向m2型分化。

17、在某些实施方案中，所述调控是指上调免疫细胞中il-10表达或免疫细胞群中cd206阳性细胞占比提高。

18、本专利技术的第六方面，提供一种免疫细胞，其通过第五方面所述的方法得到。

19、本专利技术建立了材料电学和热学性能之间的相互关联，实现材料的电热效应仿生耦合。通过耦合使压电性能和热释电效应协同作用实现促进巨噬细胞极化及促进组织修复或愈合的效果。示例性实施方案中，通过体外非侵袭性操控近红外光可以提高材料的带电性能，实现了基于近红外场的按需给电，解决了带电材料植入体内后长期性能不足的问题。

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【技术保护点】

1.一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料，其特征在于，包括聚合物和分散于其中的无机光敏颗粒，其中，所述聚合物选自压电聚合物，所述无机光敏颗粒为多巴胺包裹的无机细颗粒。

2.一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

3.一种用于组织修复或愈合的医学套装，其特征在于，包括能量产生单元和能量接收单元，其中所述能量产生单元设置为能够产生光能，所述能量接收单元包含根据权利要求1所述的复合材料，且设置为能够植入机体或设置于机体表面，并且当接收光能时产生电热耦合效应。

4.根据权利要求3所述的医学套装，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷和左旋聚乳酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的医学套装，其特征在于，所述无机光敏颗粒为纳米级陶瓷颗粒。

6.根据权利要求5所述的医学套装，其特征在于，所述纳米级陶瓷颗粒选自钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸锶、铌酸锂和铌酸钾钠中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的医学套装，其特征在于，所述能量产生单元设置为能够产生持续光照和/或脉冲光照的激光。

8.复合材料在制备用于组织修复或愈合的医学套装中的用途，其特征在于，所述复合材料为根据权利要求1所述的基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料。

9. 一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料来调控免疫细胞极化的方法，其包括以下步骤：

10.一种免疫细胞，其特征在于，通过权利要求9所述的方法得到。

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【技术特征摘要】

1.一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料，其特征在于，包括聚合物和分散于其中的无机光敏颗粒，其中，所述聚合物选自压电聚合物，所述无机光敏颗粒为多巴胺包裹的无机细颗粒。

2.一种基于热释电效应的仿生电热耦合复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

3.一种用于组织修复或愈合的医学套装，其特征在于，包括能量产生单元和能量接收单元，其中所述能量产生单元设置为能够产生光能，所述能量接收单元包含根据权利要求1所述的复合材料，且设置为能够植入机体或设置于机体表面，并且当接收光能时产生电热耦合效应。

4.根据权利要求3所述的医学套装，其特征在于，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学慧，邓旭亮，郭雨思，王逸君，戴小寒，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：