專利名稱：納米磁性顆粒體內(nèi)收集器及收集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種血液/體液凈化的臨床腫瘤治療輔助設(shè)備及操作方法，屬于醫(yī)醫(yī)療設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁流體在腫瘤中的熱療作用是納米科學(xué)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用熱點(diǎn)之一，目前世界上已有據(jù)此原理做成的臨床設(shè)備。但是磁性粒子在治療后仍然殘留在人體中，目前尚無(wú)有效證據(jù)表明其可通過(guò)人體自然代謝掉，因而在治療后將磁性粒子取出是一個(gè)非常有現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。
因?yàn)槲覀兯萌苣z粒子的尺寸為納米級(jí)的，通常的針對(duì)從懸浮液中過(guò)濾顆粒的方法一般都是針對(duì)較大(大于1微米)顆粒，對(duì)于納米級(jí)的溶膠尚沒(méi)有方法及措施應(yīng)用，尤其將其用于人體內(nèi)，更是沒(méi)有先例。
對(duì)于磁性粒子的分離一般采用高梯度磁場(chǎng)分離的辦法，即外加梯度磁場(chǎng)使其沉淀，將磁性材料或磁性液體注入體內(nèi)，無(wú)論是診斷還是治療都具有很好的應(yīng)用前景，但是如何在治療后將磁性物質(zhì)取出，以避免帶來(lái)一些不可知的影響，目前還是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提出一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、安全、無(wú)創(chuàng)的收集體內(nèi)磁性納米粒子的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器及收集方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器由負(fù)壓吸引器的端口，導(dǎo)管，導(dǎo)管腔，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵，大孔性物質(zhì)膜，鐵磁性細(xì)絲所組成，其中在鐵磁性細(xì)絲的前段外表面包有大孔性物質(zhì)膜，在大孔性物質(zhì)膜的外表面包有細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵，在鐵磁性細(xì)絲的后段外表面包有導(dǎo)管壁，鐵磁性細(xì)絲與導(dǎo)管之間為導(dǎo)管腔，接負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口與導(dǎo)管相接并與導(dǎo)管腔相連通。
細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵為大孔銅網(wǎng)，一端固定在導(dǎo)管上，然后延伸出來(lái)包圍在鐵磁性細(xì)絲周圍，與之同長(zhǎng)，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵與鐵磁性細(xì)絲間為空腔。
其中大孔性物質(zhì)膜為具有化學(xué)配位能力的生物相容性材料做成的多孔膜。鐵磁性細(xì)絲為由磁導(dǎo)率高的物質(zhì)所做成的細(xì)絲。導(dǎo)管為普通圓形醫(yī)用軟管，其一端的中軸上固定一根鐵磁性細(xì)絲，另一端可接負(fù)壓吸引器。
本發(fā)明的納米磁性顆粒體內(nèi)收集方法為將內(nèi)有鐵磁性細(xì)絲的導(dǎo)管置入目標(biāo)器官組織或血管中，在鐵磁性細(xì)絲的垂直方向施加均勻磁場(chǎng)，靜置后即可在鐵磁性細(xì)絲上吸附層磁性納米粒子，將體外負(fù)壓吸引器接在負(fù)壓吸引器的端口上，用負(fù)壓吸引抽出納米磁性顆粒。
在使用時(shí)，將病人置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)下，然后將設(shè)計(jì)的導(dǎo)管通入人體待收集部位。等待一段時(shí)間，打開負(fù)壓吸引器，即可將納米粒子取出。
本發(fā)明是一種體內(nèi)磁性納米粒子收集器裝置及相應(yīng)收集的方法，包括1)利用外加均勻磁場(chǎng)在人體內(nèi)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，并進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)磁性顆粒力的作用的方法。2)利用上述產(chǎn)生的力將磁性納米顆粒收集到收集器中，然后取出體外的器件和方法。3)將生物相容材料用作配位化合物捕獲粒子的方法。
導(dǎo)管為醫(yī)用軟管，但在其頭端固定了一根鐵磁性細(xì)絲。應(yīng)用介入導(dǎo)管技術(shù)將此細(xì)絲放入到血管或組織間隙中作為收集中心，則磁性納米粒子就會(huì)在細(xì)絲上富集。通過(guò)體外施加足夠強(qiáng)度的均勻磁場(chǎng)，磁化細(xì)絲，使細(xì)絲產(chǎn)生強(qiáng)梯度磁場(chǎng)。當(dāng)含有磁性納米粒子的血液或組織液流過(guò)細(xì)絲時(shí)，納米粒子受到強(qiáng)磁力，向細(xì)絲運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)在該器件上的磁性顆粒收集。另外當(dāng)收集完成后，我們采用負(fù)壓抽取的方法將吸附在細(xì)絲周圍的磁性粒子抽出，即可安全有效的取出人體內(nèi)的磁性納米粒子。我們的軟管兩端是連通的，一端接負(fù)壓負(fù)壓吸引器，另一端接鐵磁性細(xì)絲，并且仍使這兩端連通。因?yàn)榱Ｗ佣家丫奂诩?xì)絲表面，此時(shí)抽負(fù)壓，主要是將粒子抽出。
另外，因?yàn)榭傆袠O微量的一部分納米粒子緊貼在細(xì)絲表面，不好通過(guò)物理抽取的方法取出，而在我們將絲細(xì)取出人體的過(guò)程中，可能會(huì)造成其脫落。因而我們采用化學(xué)方法捕獲這部分粒子，即由于鐵磁性細(xì)絲需進(jìn)入人體，所以鐵磁性細(xì)絲外面需包一層生物相容性材料。綜合這兩方面因素，我們?cè)谶x用包復(fù)的生物相容性材料時(shí)需有一個(gè)性質(zhì)，就是其對(duì)磁性顆粒表面的鐵離子應(yīng)具有很強(qiáng)的配位作用。當(dāng)磁性粒子因?yàn)槭艿酱帕Φ淖饔眠\(yùn)動(dòng)到鐵磁性細(xì)絲表面時(shí)，鐵磁性細(xì)絲外包復(fù)的這種材料恰可以與磁性顆粒表面的鐵離子發(fā)生配位作用，形成化學(xué)結(jié)合，將磁性顆粒捕獲在鐵磁性細(xì)絲表面，以彌補(bǔ)單純磁力吸附的不足，增加捕獲粒子的概率和強(qiáng)度并保證其不會(huì)脫落。
有益效果本發(fā)明安全、方便，與介入技術(shù)結(jié)合無(wú)額外創(chuàng)面，易實(shí)施。在人體外外加靜磁場(chǎng)，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生損害，而現(xiàn)代介入技術(shù)足以保證安全的將所用的細(xì)絲放入人體內(nèi)，我們所用細(xì)絲直徑極細(xì)，不會(huì)有很大創(chuàng)面。所用裝置極為簡(jiǎn)單，唯一的大型設(shè)備為電磁鐵，而人們現(xiàn)在已能很方便的生成很大量級(jí)的靜磁場(chǎng)。除此之外，只要加一臺(tái)負(fù)壓負(fù)壓吸引器即可完成工作。操作沒(méi)有難度，使用人員無(wú)須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)。
本發(fā)明將高梯度磁場(chǎng)分離方法應(yīng)用于人體，只需極小的創(chuàng)面即可較徹底的取出體內(nèi)的磁性粒子。將鐵磁性細(xì)絲用介入技術(shù)放置到目標(biāo)組織或血管中，在其垂直方向施加足夠大的均勻磁場(chǎng)。靜置一會(huì)即可在細(xì)絲上吸附一層磁性納米粒子。
利用具有化學(xué)配位能力的生物相容性材料做成宏觀多孔膜，既滿足生物相容性要求，又可利用化學(xué)原理將可能殘余的粒子捕獲。
將體外負(fù)壓吸引排出與體內(nèi)收集結(jié)合，在體內(nèi)收集完成后可迅速將其排出體外。因?yàn)閷?dǎo)管口緊靠收集的粒子，故在有負(fù)壓情況下主要是粒子大量的被吸出，保證了效率。并且負(fù)壓負(fù)壓吸引器為常見設(shè)備，非常便宜。


圖1為導(dǎo)管剖面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中有負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口1，導(dǎo)管2，導(dǎo)管腔3，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4，大孔性物質(zhì)膜5，鐵磁性細(xì)絲6。
圖2為本發(fā)明納米磁性顆粒體內(nèi)收集方法的示意圖，其中有被操作對(duì)象7，導(dǎo)管2，操作臺(tái)8，負(fù)壓負(fù)壓吸引器9，電磁鐵10。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器由負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口1，導(dǎo)管2，導(dǎo)管腔3，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4，大孔性物質(zhì)膜5，鐵磁性細(xì)絲6所組成，其中在鐵磁性細(xì)絲6的前段外表面包有大孔性物質(zhì)膜5，在大孔性物質(zhì)膜5的外表面包有細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4，在鐵磁性細(xì)絲6的后段外表面包有導(dǎo)管壁2，鐵磁性細(xì)絲6與導(dǎo)管2之間為導(dǎo)管腔3，接負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口1與導(dǎo)管2相接并與導(dǎo)管腔3相連通。其中大孔性物質(zhì)膜為具有化學(xué)配位能力的生物相容性材料做成的多孔鐵磁性細(xì)絲為由磁導(dǎo)率高的物質(zhì)所做成的細(xì)絲。導(dǎo)管為普通圓形醫(yī)用軟管，其一端的中軸上固定一根鐵磁性細(xì)絲，另一端可接負(fù)壓吸引器。
本發(fā)明的納米磁性顆粒體內(nèi)收集方法為將內(nèi)有鐵磁性細(xì)絲的導(dǎo)管置入目標(biāo)器官組織或血管中，在鐵磁性細(xì)絲的垂直方向施加均勻磁場(chǎng)，靜置后即可在鐵磁性細(xì)絲上吸附一層磁性納米粒子，將體外負(fù)壓吸引器接在負(fù)壓吸引器的端口上，用負(fù)壓吸引抽出納米磁性顆粒。
對(duì)于包復(fù)的材料，我們用化學(xué)自組裝的方法在細(xì)絲表面組裝上多層多孔性有機(jī)膜，即配好組裝液后，將細(xì)絲浸入其中，然后提出即可。第一層與細(xì)絲間通過(guò)配位作用結(jié)合，而后的層與層之間通過(guò)氫鍵結(jié)合。因而我們既可以組裝各層同性的膜，也可以組裝各層異性的膜，取決于我們的需要。
細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4為大孔銅網(wǎng)，一端固定在導(dǎo)管2上，然后延伸出來(lái)包圍在鐵磁性細(xì)絲6周圍，與之同長(zhǎng)，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4與鐵磁性細(xì)絲6間為空腔。
導(dǎo)管為普通圓形醫(yī)用軟管，頭端固定一段鐵磁性細(xì)絲，外面包上多孔類物質(zhì)。為保護(hù)細(xì)絲并利于抽取粒子，相應(yīng)細(xì)絲的一段外管壁采用大孔網(wǎng)柵。導(dǎo)管腔頭與外界連通。在導(dǎo)管后部?jī)蓚?cè)開口與負(fù)壓負(fù)壓吸引器相連。
取一定直徑的高純度鐵磁性細(xì)絲，根據(jù)具體要求，包括吸附量以及目標(biāo)臟器等情況，將有關(guān)組裝液濃度以及組裝時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，在細(xì)絲上組裝上一層生物相容性膜。再根據(jù)具體情況，可變換不同組裝液，重復(fù)若干次，制得多層膜，包括具有一定結(jié)構(gòu)梯度的多層膜。第一層膜與細(xì)絲間通過(guò)配位作用結(jié)合，然后在其上組裝的其他物質(zhì)膜與之通過(guò)氫鍵結(jié)合，保證牢固。制第二層膜需待第一層膜已牢固生成后進(jìn)行，方法可采用各種化學(xué)組裝方法。優(yōu)化選擇不同的物質(zhì)成膜可靈活的提供各種優(yōu)良性質(zhì)。
實(shí)施例我們用普通鐵絲外包復(fù)多層殼聚糖膜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
取直徑1mm的普通鐵絲，將其浸入殼聚糖-檸檬酸溶液中，均勻提拉出來(lái)，然后自然晾干，如此反復(fù)多次，最后烘干。
將鐵絲放入裝有Fe3O4溶液的試管中，外加磁場(chǎng)200KA/m，由開氣隙電磁鐵產(chǎn)生。一會(huì)后可觀察到鐵絲周圍聚集了一層較厚的粒子。
用真空泵接在管子后端抽取負(fù)壓，將粒子取出。
權(quán)利要求
1.一種納米磁性顆粒體內(nèi)收集器，其特征在于該收集器由接負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口(1)，導(dǎo)管(2)，導(dǎo)管腔(3)，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵(4)，大孔性物質(zhì)膜(5)，鐵磁性細(xì)絲(6)所組成，其中在鐵磁性細(xì)絲(6)的前段外表面包有大孔性物質(zhì)膜(5)，在大孔性物質(zhì)膜(5)的外表面包有細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵(4)，在鐵磁性細(xì)絲(6)的后段外表面包有導(dǎo)管壁(2)，鐵磁性細(xì)絲(6)與導(dǎo)管(2)之間為導(dǎo)管腔(3)，接負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口(1)與導(dǎo)管(2)相接并與導(dǎo)管腔(3)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器，其特征在于細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵(4)為大孔銅網(wǎng)，一端固定在導(dǎo)管(2)上，然后延伸出來(lái)包圍在鐵磁性細(xì)絲(6)周圍，與之同長(zhǎng)，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵(4)與鐵磁性細(xì)絲(6)間為空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器，其特征在于大孔性物質(zhì)膜(5)為具有化學(xué)配位能力的生物相容性材料做成的多孔膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器，其特征在于鐵磁性細(xì)絲(6)為由磁導(dǎo)率高的物質(zhì)所做成的細(xì)絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器，其特征在于導(dǎo)管(2)為普通圓形醫(yī)用軟管，其一端的中軸上固定一根鐵磁性細(xì)絲，另一端可接負(fù)壓吸引器。
6.一種如權(quán)利要求1所述的納米磁性顆粒體內(nèi)收集器的納米磁性顆粒體內(nèi)收集方法，其特征在于將內(nèi)有鐵磁性細(xì)絲的導(dǎo)管置入目標(biāo)器官組織或血管中，在鐵磁性細(xì)絲的垂直方向施加均勻磁場(chǎng)，靜置后即可在鐵磁性細(xì)絲上吸附一層磁性納米粒子，將體外負(fù)壓吸引器(9)接在負(fù)壓吸引器的端口(1)上，用負(fù)壓吸引抽出納米磁性顆粒。
全文摘要
納米磁性顆粒體內(nèi)收集器及收集方法是一種血液/體液凈化的臨床腫瘤治療輔助設(shè)備及操作方法，該收集器由負(fù)壓負(fù)壓吸引器的端口1，導(dǎo)管2，導(dǎo)管腔3，細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵4，大孔性物質(zhì)膜5，鐵磁性細(xì)絲6所組成，其中在鐵磁性細(xì)絲的前段外表面包有大孔性物質(zhì)膜，在大孔性物質(zhì)膜的外表面包有細(xì)絲外保護(hù)性的網(wǎng)柵，在鐵磁性細(xì)絲的后段外表面包有導(dǎo)管壁，鐵磁性細(xì)絲與導(dǎo)管之間為導(dǎo)管腔，接負(fù)壓吸引器的端口與導(dǎo)管相接并與導(dǎo)管腔相連通。收集方法為將內(nèi)有鐵磁性細(xì)絲的導(dǎo)管置入目標(biāo)器官組織或血管中，在鐵磁性細(xì)絲的垂直方向施加均勻磁場(chǎng)，靜置后即可在鐵磁性細(xì)絲上吸附一層磁性納米粒子，將體外負(fù)壓吸引器接在負(fù)壓吸引器的端口上，用負(fù)壓吸引抽出納米磁性顆粒。
文檔編號(hào)A61M1/00GK1554453SQ20031011275
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者顧寧, 孫劍飛, 張宇, 顧 寧 申請(qǐng)人:東南大學(xué)