本發(fā)明屬于高分子材料，具體涉及一種金納米棒摻雜液態(tài)光子晶體的溫敏傳感器。

背景技術(shù)：

1、近年來，由于腫瘤治療面臨的挑戰(zhàn)，人們正在積極探索一種既高效又副作用較小的治療手段。作為一項(xiàng)新興的臨床應(yīng)用技術(shù)，腫瘤局部過熱治療在研究和實(shí)際應(yīng)用方面都已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的水平。目前，用于治療腫瘤過熱的多種方法包括射頻、微波、超聲波和交變磁場等多種致熱技術(shù)，

2、這些技術(shù)都已經(jīng)在臨床實(shí)踐中得到應(yīng)用，并正在進(jìn)一步的研究和探索中。然而，如何精確地確定腫瘤的具體位置，并據(jù)此對淺表或深層腫瘤加熱區(qū)域的溫度進(jìn)行精確測量，通過控制腫瘤加熱區(qū)域的溫度升高范圍來準(zhǔn)確掌握所需的加熱劑量，依然是這些熱療技術(shù)面臨的核心問題。

3、使用癌癥局部過熱治療技術(shù)實(shí)現(xiàn)生物阻止溫度檢測與管理的主要任務(wù)有兩種:其一是使癌瘤細(xì)胞正確的升溫至合理的治療體溫范圍,并維持這一體溫一段時(shí)間,從而對癌瘤細(xì)胞與病灶產(chǎn)生破壞性的傷害;從另一種視角出發(fā),人們也必須保證人體組織免遭過熱的影響,并盡力降低在醫(yī)療過程中病人無法接受的各種損傷以及可能危及生命的并發(fā)癥。

4、在人類組織的深部體溫檢測領(lǐng)域,最常用的體溫驗(yàn)證技術(shù)大致上可分成二大類:第一種是侵入式測溫技術(shù)也叫有損測溫,而第二類則是無損測溫,因此又被叫做非侵入式測溫。侵入式測溫技術(shù)通常是指利用金屬測量的探針,或利用金屬針頭等工具將其直接插入進(jìn)生物體中。常用的探針種類主要有熱電阻探針或醫(yī)用熱電偶。但通過這些探針進(jìn)行溫度測量時(shí)可能會出現(xiàn)許多困難,比如,因?yàn)槭軣岣哳l電磁波的影響,它可能不會很精確的計(jì)算溫度,而且還會造成讀數(shù)困難;從另一種角度看，傳感器的導(dǎo)線可能對磁場的布局產(chǎn)生影響。探頭的植入可能會讓患者體驗(yàn)到疼痛，并且不建議在組織中長時(shí)間停留，這可能會對腫瘤的治療效果產(chǎn)生不良影響。

5、熱療中的生物組織無損溫度檢測一直是科研人員關(guān)心的熱點(diǎn)問題，同時(shí)也是腫瘤熱療法能及早走上醫(yī)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用與轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵步驟。目前，主流的測溫方法包括核磁共振測溫、微波測溫、x-射線衍射法測溫、電阻抗斷層測溫、紅外熱像儀測溫等。

6、磁共振可通過質(zhì)子來檢測組織的溫度分布?，F(xiàn)存主要的熱量計(jì)為質(zhì)子共振頻率熱量計(jì)，其原理為水質(zhì)子的共振頻率與溫度相關(guān)。如若要得出熱示關(guān)系，一般采用組像間的差值，相減后，相位差值圖，其像素矩陣值正比于溫度的變化。然而，此種測溫方式研發(fā)較為困難，成本較為昂貴，不利于在實(shí)際中的應(yīng)用。

7、微波測溫技術(shù)是一種模擬算法，涉及眾多復(fù)雜的方面，例如組織的電抗性，輻射加熱系數(shù)等。其利用輻射加熱特性中的衰減系數(shù)隨溫度變化，結(jié)合傳熱方程來實(shí)現(xiàn)。但是，超高頻的電磁波必然會產(chǎn)生強(qiáng)電磁場給溫度測量帶來難題。測溫探頭產(chǎn)生的感應(yīng)電流給溫度測量帶來極大的誤差或無法穩(wěn)定的進(jìn)行溫度難證測量。同時(shí)，也由于微波測溫的低精度和分辨率低下等問題，在實(shí)際應(yīng)用中還有待商榷。

8、紅外熱像儀主要根據(jù)被測物體釋放的紅外輻射強(qiáng)度來確定其表面溫度。屬于是非接觸式的溫度檢測，由于此種特性，可以不破壞生物組織的溫度。但是，紅外測溫時(shí)也受到幾個(gè)關(guān)鍵的因素影響：物體的發(fā)射率、氣霧以及光斑的距離，其應(yīng)用范圍也就被極大的限制了。同時(shí)由于在熱療應(yīng)用中，腫瘤位置一般位于組織深處，紅外測溫儀的表面非接觸測溫也就顯得力不從心了。

9、電阻抗斷層測溫技術(shù)實(shí)質(zhì)上是基于不同生物組織在各種溫度條件下的電性能來進(jìn)行建模和計(jì)算的。該算法具有高度的復(fù)雜性和較低的空間分辨率，這也導(dǎo)致其測溫精度不盡如人意，無法滿足臨床應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。近幾年興起的x-射線衍射法是一種通過探測粒子在組織溫度場中的吸收特性來確定溫度場分布的測溫方法。雖然此種測溫法簡單有效，但精度誤差較大。

10、在腫瘤的過熱療法中，生物組織溫度的確定是一項(xiàng)極其困難和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，它也是一個(gè)亟待解決的重要問題。無損測溫技術(shù)是腫瘤熱療測溫方法的研究熱點(diǎn)也是大勢所趨。質(zhì)子共振熱量計(jì)和電阻抗斷測溫在測溫方面都擁有相對完整的理論基礎(chǔ)。但在實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)換下，還缺少實(shí)踐。通過進(jìn)一步的優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)，這些測溫技術(shù)有望成為臨床測溫中的主流手段。在微波測溫領(lǐng)域，只有當(dāng)我們在提升測溫的準(zhǔn)確性和空間解析度、加速微波ct成像的速度以及拓寬觀測范圍上做出顯著的優(yōu)化，我們才能真正步入實(shí)用化的新階段。盡管電阻抗法在測溫方面展示了一定的潛力，但仍需要進(jìn)行更為深入的理論探究。

11、在本發(fā)明中提出一種新穎的測溫方式，亦可作為常規(guī)測溫的一種驗(yàn)證手段。即確定金納米棒的藥物負(fù)載濃度，等效摻雜于本發(fā)明中的近外紅響應(yīng)性液態(tài)光子晶體中，在近紅外激光的激發(fā)下，腫瘤部位藥物溫度范圍等效于溫敏光子晶體的溫度，并且其溫度檢測較為準(zhǔn)確，可通過光子晶體的顏色突變，反射率突變來表征溫度。通過改變金納米濃度或尺寸，可實(shí)現(xiàn)不同溫度階段的熱療，如常規(guī)熱療：40-45℃，熱消融：60℃。本發(fā)明創(chuàng)新性的摻雜多組分的溶劑與溶質(zhì)而不破壞光子晶體原有的性質(zhì)，有望為現(xiàn)有無損測溫技術(shù)帶來全新的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種金納米棒摻雜液態(tài)光子晶體的溫敏傳感器。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明將采用如下所述的技術(shù)方案加以實(shí)施。

3、一種金納米棒摻雜液態(tài)光子晶體的溫敏傳感器是由按體積計(jì)的sio220%-40%、輔助溶劑32%-50%和丙三醇20%-38%以及按丙三醇、二氧化硅和輔助溶劑的混合溶液質(zhì)量計(jì)的金納米棒0.01‰-0.8‰配置而成的；其中，所述金納米棒的長徑比為1:4；所述sio2的微球粒徑為130nm-200nm。

4、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述輔助溶劑為高介電常數(shù)的有機(jī)溶劑，包括碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸二甲酯中的一種或兩種的混合物或三種的混合物。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述sio2微球的優(yōu)化粒徑為180nm。

6、一種溫敏傳感器的制備方法，包括以下步驟：

7、s31、配置液態(tài)光子晶體混合液，將由按體積計(jì)的sio220%-40%、輔助溶劑32%-50%和丙三醇20%-38%以及按丙三醇、二氧化硅和輔助溶劑的混合溶液質(zhì)量計(jì)的金納米棒0.01‰-0.8‰配置成混合液；其中，所述金納米棒的長徑比為1:4；所述sio2的微球粒徑為130nm-200nm；

8、s32、將s31配置的混合液裝入1?ml離心管并置于烘箱中，蒸發(fā)至過飽和狀態(tài)，并給予保溫處理至混合液轉(zhuǎn)為透明膠體態(tài)；其中，所述烘箱的蒸發(fā)溫度為60℃-100℃，保溫時(shí)間為1h-12h；

9、s33、將s32得到的透明膠體態(tài)的光子晶體夾于pmma片之間，并用紫外固化膠固定，形成溫敏傳感器。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述蒸發(fā)溫度為90℃，保溫時(shí)間為2h。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的pmma片的厚度范圍為50μm-300μm。

12、一種溫敏傳感器在探測熱療溫度方面的應(yīng)用，將由按體積計(jì)的sio220%-40%、輔助溶劑32%-50%和丙三醇20%-38%以及按丙三醇、二氧化硅和輔助溶劑的混合溶液質(zhì)量計(jì)的金納米棒0.01‰-0.8‰制備而成的溫敏傳感器，置于功率為0.5w-10w、波長為808?nm的近紅外激光下進(jìn)行照射，照射時(shí)間為30s-10min，能觀察到液態(tài)光子晶體的結(jié)構(gòu)色趨于飽和，亮度升高；其中，所述金納米棒的長徑比為1:4；所述sio2的微球粒徑為130nm-200nm；所述液態(tài)光子晶體結(jié)構(gòu)色的突變溫度在25-65度之間。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述溫敏傳感器在探測腫瘤熱療溫度時(shí)，所述近紅外照射激光功率為2w、波長為808?nm的近紅外激光下進(jìn)行照射，照射時(shí)間以癌細(xì)胞失活狀態(tài)確定。

14、有益效果：本發(fā)明以仿生的光子晶體為基底，利用過飽和蒸發(fā)以及一系列的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了溫敏光子晶體的制備，創(chuàng)造了一種快速，簡單、有效的方法來監(jiān)測腫瘤光熱治療領(lǐng)域中的溫度范圍，或者是溫度范圍的驗(yàn)證。所述制備的材料完整的保留了固態(tài)光子晶體的特性：光子禁帶現(xiàn)象、良好光子傳輸性能以及周期性介電常數(shù)，由次可極大的提高了溫度-光的響應(yīng)性能。通過控制丙三醇和金納米棒的含量，可選擇性的制備不同溫度響應(yīng)的液態(tài)光子晶體。

15、傳統(tǒng)的熱療溫度探測技術(shù)一般采用探針法，在患者皮膚組織下探入傳感器，且溫度的準(zhǔn)確性也是潛在的問題。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明無需借助額外的設(shè)備來分析數(shù)據(jù)，可直接于肉眼觀察即可得到較為準(zhǔn)確的溫度范圍。同時(shí)，體外的無傷監(jiān)測以及簡單的工藝流程也為此監(jiān)測手段提供了有力的支撐。。