CN106551722A

CN106551722A - 一种射频治疗系统

Info

Publication number: CN106551722A
Application number: CN201710001403.1A
Authority: CN
Inventors: 王春儒; 李雪; 甄明明
Original assignee: Beijing Fullcan Biotechnology Co ltd; Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Beijing Funakang Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2017-04-05

Abstract

本发明公开了一种射频治疗系统。该用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统，它包括纳米材料和射频仪；所述射频仪发射的射频信号使富集在所述肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏肿瘤血管，从而治疗肿瘤；或者，所述射频仪发射的射频信号能够提高纳米材料在肿瘤部位的摄取量，增加纳米材料与肿瘤的相互作用，提高肿瘤治疗的疗效。本发明的射频治疗系统的仪器设备简单，功能齐全，有效地将治疗与检测相结合，可调范围大，调节的频率范围可达50‑500MHz，功率可达0‑100W，对肿瘤的治疗有着良好的作用效果；可以治疗多种肿瘤，并且适用于小动物，大动物，经过线圈的参数变化可以应用于人类癌症的治疗，前景远大。

Description

一种射频治疗系统

技术领域

本发明涉及生物医药领域和射频线圈领域，尤其是涉及一种用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统。

背景技术

癌症已经成为威胁人类生命健康地一大杀手，每年都有许多人因为癌症失去生命，因此癌症的治疗是迫在眉睫的。目前，传统的治疗癌症的方法主要有手术治疗，放射治疗，化学药物治疗，但是传统的治疗方法存在一定的缺陷，如手术治疗是通过手术切除肿瘤组织，但是难以去除所有的肿瘤细胞，不适用于转移肿瘤细胞；放射治疗易于损伤正常细胞，易转移；化学药物治疗利用药物作用于肿瘤，易引起抗药性等。因此，一些新型的肿瘤治疗方法也发展起来，如联合治疗，免疫治疗等。靶向肿瘤血管的治疗方法是一种切断肿瘤命脉的治疗方法，以肿瘤血管作为靶点，具有治疗彻底，不易转移等优点。

靶向肿瘤血管治疗方法主要包括两方面，一是肿瘤新生血管抑制剂，即抑制肿瘤新生血管的生成。采取的方法主要是抑制基底膜降解；直接抑制内皮细胞增殖；抑制血管生长因子活化；抑制内皮细胞特异性整合素/生存信号等。二是肿瘤血管靶向药物，即破坏已生成的肿瘤血管。其中包括小分子血管阻断剂，如DMXAA，CA4P等，和配基导向的阻断剂，一般将效应分子和靶向分子连接起作用。

但是，现有的靶向肿瘤血管的治疗方法通常都是比较缓慢的给药治疗，肿瘤新生血管抑制剂只适用于早期肿瘤，但是通常早期的肿瘤诊断本身就是一个难题。而肿瘤血管阻断剂有比较好的效果，但是作用缓慢，有一定的副作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种射频治疗系统，该射频治疗系统中的射频仪能够提供一个射频场的环境，使富集在肿瘤血管部位的纳米材料发生旋转，振动，膨胀，造成肿瘤血管的破坏，从而达到治疗肿瘤的目的。采用本发明射频治疗系统进行治疗时，给药剂量低，次数低，高效快速，治疗方法高效简易。

本发明提供的一种用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统，它包括纳米材料和射频仪；所述射频仪发射的射频信号使富集所述肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏肿瘤血管，从而治疗肿瘤；或者，所述射频仪发射的射频信号能够提高纳米材料在肿瘤部位的摄取量，增加纳米材料与肿瘤的相互作用，提高肿瘤治疗的疗效。

上述的射频治疗系统中，所述纳米材料为具备有以下性质的纳米材料：(1)表面为亲水性和/或表面带有电负性；(2)该材料具有刚性，使其不易通过肿瘤血管壁孔洞而被卡在所述孔洞；(3)能够吸收外界辐射能量并在内部转化成为热能，同时将所述热能蓄积，使得所述纳米材料的形态结构发生剧烈变化，从而破坏肿瘤血管内皮细胞，杀死肿瘤的纳米材料。

所述纳米材料可以是水溶性单质金属、水溶性非金属纳米材料或水溶性复合纳米材料，具体可为水溶性富勒烯纳米颗粒、水溶性金属富勒烯纳米颗粒、水溶性贵金属纳米颗粒，如金纳米颗粒，铂纳米颗粒等，水溶性氧化铁纳米颗粒，水溶性铁酸锰纳米颗粒，水溶性铁酸钴纳米颗粒等等。在本发明的一个或多个具体的实施例中，所述纳米材料可为水溶性Gd金属富勒烯纳米颗粒(如金属富勒烯羟基化衍生物Gd@C₈₂(OH)_n)。

所述纳米材料的粒径可为10～500nm，优选为100～200nm。

所述纳米材料可以水溶液的形式存在，所述纳米材料的水溶液的浓度可为0.1～10mM，如5mM。

上述的射频治疗系统中，所述射频仪包括：一用于发射出射频信号的射频信号发生器；一用于放大所述射频信号并整合输出所需频率的射频信号的信号放大器；一用于将所述频率的射频信号施加到肿瘤部位的射频线圈。

上述的射频治疗系统中，所述射频仪还包括用于检测所述射频线圈的功率密度的频谱仪。所述射频仪可为肿瘤治疗条件提供参照。

上述的射频治疗系统中，所述射频仪的参数能够在下述范围内调节：频率50～500MHz，占空比0～100％，功率0～100W；具体可通过调节所述射频仪中的射频信号放大器对所述射频仪的参数进行调节。

上述的射频治疗系统中，所述肿瘤可为动物的肿瘤，所述动物可为哺乳动物，该治疗系统不仅可以用于小动物如小鼠的肿瘤治疗，根据其原理，通过线圈的远场近场等参数的改变，可以实现临床应用，实现治疗人类癌症的目的。所述肿瘤可为癌；所述癌包括但不限于：肝癌、乳腺癌、宫颈癌。

采用本发明靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统治疗肿瘤时，治疗参数包括治疗时间，药剂量，仪器参数射频频率，功率，占空比。

治疗在给药后进行，药物剂量为1～100μmol/kg或1～100mg/kg，治疗时间一般为1h。射频治疗频率范围可达50MHz～500MHz，功率，占空比可根据仪器调节范围，功率0～100W，占空比0～100％。

本发明进一步提供了一种利用上述射频治疗系统治疗肿瘤的方法，它包括如下步骤：将所述纳米材料注射到受体动物的肿瘤血管中，采用所述射频仪将射频信号施加到肿瘤部位，所述肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏肿瘤血管，从而治疗肿瘤；或者，所述射频信号能够提高纳米材料在肿瘤部位的摄取量，增加纳米材料与肿瘤的相互作用，提高肿瘤治疗的疗效。

上述的方法，所述纳米材料的注射剂量可为1～100μmol/kg或1～100mg/kg；治疗时间可为1h。

上述的方法中，所述射频仪的射频频率可为50MHz～500MHz，射频功率可为0～100W，占空比可为0～100％。

本发明中，由于肿瘤血管与正常血管有很大的不同，纳米粒子通过血液循环到达肿瘤部位，因血管的特殊，会渗透进入肿瘤组织，粒径小的进入组织，粒径大的被阻隔在血液中，而一部分粒径合适的纳米粒子会恰好阻隔在血管内皮间隙中，通过施加外部射频，纳米颗粒会发生运动破坏肿瘤血管，切断肿瘤的营养途径和转移通道，从而达到治疗肿瘤的目的。

本发明具有如下有益效果：

1)首先，靶向肿瘤血管的治疗方法是一种能够从源头上治疗肿瘤的方法，直接切断肿瘤的营养通道和转移途径。这种方法给药简单，靶向性强，清除彻底，对正常组织损伤小，不易转移，治疗效果好。

2)本发明的射频治疗系统的仪器设备简单，功能齐全，有效地将治疗与检测相结合，可调范围大，调节的频率范围可达50-500MHz，功率可达0-100W，对肿瘤的治疗有着良好的作用效果。

3)本发明射频治疗系统可以治疗多种肿瘤，并且适用于小动物，大动物，经过线圈的参数变化可以应用于人类癌症的治疗，前景远大。

附图说明

图1是本发明射频治疗仪的工作流程图。

图2是实施例中H22荷瘤小鼠治疗过程中的近红外成像图。

图3是实施例中H22荷瘤小鼠的治疗效果照片。

图4是实施例中H22荷瘤小鼠治疗前后的磁共振T1成像图。

图5是实施例中HeLa荷瘤小鼠的治疗效果照片。

图6是实施例中4T1荷瘤小鼠的治疗效果照片。

图7是实施例中Hoechst染色的共聚焦成像图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统

本发明用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统包括纳米材料和射频仪；射频仪发射的射频信号使肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏血管，从而治疗肿瘤。

纳米材料具体可为水溶性Gd金属富勒烯纳米颗粒(Gd@C₈₂(OH)_n)，通过如下步骤对Gd@C₈₂进行水溶性修饰得到：称取100mg Gd@C₈₂固体(购自厦门福纳新材料科技有限公司)，7mL 30％的双氧水，3mL 10％的氢氧化钠，在50℃的条件下反应，至粉末全部溶解，然后用乙醇洗涤，透析，得到金属富勒烯羟基化衍生物(Gd@C₈₂(OH)_n)的水溶液。

将上述经水溶性修饰的纳米粒子透析除去杂质后，通过电感耦合等离子-质谱仪(ICP-MS)测试其浓度，测试方法为：利用消解器加1mL硝酸稀释Gd金属富勒烯纳米颗粒水溶液100uL，120℃过夜，然后过滤，利用ICP-MS测试浓度，浓度可为0.1-10mM，效果良好。通过DLS测试其水合半径，在100-200nm的纳米粒子具有良好效果。

射频治疗仪包括：一用于发射出射频信号的射频信号发生器；一用于方法所述射频信号并整合输出所需频率的射频信号的信号放大器；一用于将所需频率的射频信号施加到肿瘤部位的射频线圈；一用于检测射频线圈的功率密度的频谱仪。

如图1所示，本发明射频治疗系统在使用时，射频信号发生器发射出射频信号，信号放大器整合输出特定频率的射频信号，通过射频线圈施加到肿瘤部位，引起治疗对象(如荷瘤小鼠)的肿瘤部位的血管中的纳米材料(如Gd@C₈₂(OH)n)的运动，从而可破坏肿瘤血管，治疗肿瘤。频谱仪为监测系统，可以检测射频线圈内的频率，磁场等，为肿瘤治疗条件提供参照。

实施例2、利用本发明射频治疗系统治疗肿瘤

一、肿瘤模型的建立

本发明建立了多种肿瘤模型，包括H22鼠肝癌模型，4T1小鼠乳腺癌模型，HeLa人宫颈癌模型等。所用细胞珠均从协和细胞资源中心购买获得。

具体的建立过程如下：

①H22鼠肝癌模型是通过小鼠的腹水接种形成肿瘤，具体步骤如下：通过昆明小鼠传代的H22腹水传代形成一定数量的腹水即细胞，然后吸取腹水，用PBS清洗掉腹水中的杂质，然后接种到Bal/bC小鼠的右后肢皮下位置，接种细胞数大约为5*10^6个，然后生长6-7天即可使用。

②4T1小鼠乳腺癌模型和HeLa人宫颈癌模型是通过培养4T1和HeLa细胞接种形成肿瘤。具体步骤如下：培养细胞4T1和HeLa，至一定数目之后，消化成细胞悬液，离心，用PBS清洗3次，然后加PBS至细胞浓度为1*10^8，接种细胞至Bal/bC小鼠或裸鼠的右后肢皮下，10天左右即可长成使用。

二、肿瘤的治疗

治疗方法：如图1中治疗仪器的工作流程图。打开射频发生器，射频信号放大器，连接射频线圈，打开频谱仪。射频信号放大器可调节频率为50～500MHz，占空比0～100％，功率0～100W。通过静脉注射200μL(浓度为5mM)的纳米粒子(Gd@C₈₂(OH)_n)(粒径为100～200nm)的水溶液进入小鼠血液中，然后将荷瘤小鼠放置于线圈中，使肿瘤部位置于线圈的中间，打药5min后开始治疗，治疗1h停止。

以H22肿瘤模型的治疗为例，实验以只注射生理盐水的小鼠为对照组，治疗组为注射200μL(浓度为5mM)Gd金属富勒烯纳米颗粒(Gd@C₈₂(OH)_n)(粒径为100～200nm)的水溶液，在频率为200MHz，功率为20W，10％占空比条件下进行治疗。治疗过程中，采用频谱仪监测线圈内的功率，电场和磁场，并用近红外成像仪记录整个过程的温度变化(图2)，发现无明显的变化，证明此治疗不同于传统的磁热疗。治疗前和治疗后分别拍照(附图3)并做磁共振成像(附图4)，对比治疗前后肿瘤的变化即可得到肿瘤的治疗效果。

实验还通过此射频治疗仪治疗了其他肿瘤模型如宫颈癌和乳腺癌模型的荷瘤小鼠，以只注射生理盐水的小鼠为对照组，治疗组为注射200μL(浓度为5mM)Gd金属富勒烯纳米颗粒(Gd@C₈₂(OH)_n)(粒径为100～200nm)的水溶液，200MHz，20W，10％占空比条件下进行治疗。通过拍照对比治疗前后的肿瘤部位(附图5)可知治疗效果显著。附图5为HeLa小鼠的治疗变化，附图6为4T1荷瘤小鼠的治疗前后变化。

三、肿瘤治疗机理的研究

为了证明此射频治疗破坏血管的机理，本发明进行了血管破坏机理的研究。以Hepg2肝癌为模型小鼠进行治疗，实验以只注射生理盐水的小鼠为对照组，治疗组为注射200μL(浓度为5mM)Gd金属富勒烯纳米颗粒(Gd@C₈₂(OH)_n)(粒径为100～200nm)的水溶液，200MHz，20W，10％占空比条件下进行治疗。Hoechst 33342是一种与DNA结合的荧光染料，将其静脉注射进入小鼠体内，1分钟后处死小鼠，将肿瘤进行切片，共聚焦成像。因Hoechst渗透和扩散深度有限，此方法可以用来衡量肿瘤血管的多少。由图7的对比可以看出相比于对照组，治疗后的肿瘤血管大大减少，证明此方法是通过破坏肿瘤血管的方法治疗肿瘤的。

四、不同参数下的肿瘤治疗

①将实验分成4组，每组6只小鼠，其他条件都相同，分别在不同的频率100MHz，200MHz，300MHz，400MHz下进行治疗，观察治疗效果，发现在此频率范围内，肿瘤治疗均有较好的效果；②将实验分成4组，每组6只小鼠，其他条件都相同，分别在不同功率下进行治疗，10W，20W，50W，100W，观察治疗效果，发现在一定范围内频率越大，治疗效果越好，但是频率不能无限大，10-50W是较优的频率。

本发明还研究治疗时间以及占空比与治疗效果的关系，治疗1h即有较好的效果，时间越长自然效果会越好。在一定范围内，占空比越大，效果越好。借此实验，可以更加深入地研究此射频治疗仪器的原理，并得到治疗肿瘤的最佳条件。

本发明在上述实施例中以小鼠为模型对本发明靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统的治疗过程及治疗效果进行了详细说明，但本发明靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统并不限于小鼠的治疗，通过改变射频场及线圈可用于人类癌症治疗，具有很大的应用前景。

Claims

1.一种用于靶向肿瘤血管治疗的射频治疗系统，其特征在于：它包括纳米材料和射频仪；所述射频仪发射的射频信号使富集所述肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏肿瘤血管，从而治疗肿瘤；或者，所述射频仪发射的射频信号能够提高纳米材料在肿瘤部位的摄取量，增加纳米材料与肿瘤的相互作用，提高肿瘤治疗的疗效。

2.根据权利要求1所述的射频治疗系统，其特征在于：所述纳米材料为水溶性贵金属纳米颗粒、水溶性富勒烯纳米颗粒、水溶性金属富勒烯纳米颗粒、水溶性氧化铁纳米颗粒、水溶性铁酸锰纳米颗粒和水溶性铁酸钴纳米颗粒中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的射频治疗系统，其特征在于：所述纳米材料的粒径为10～500nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的射频治疗系统，其特征在于：所述纳米材料以水溶液的形式存在，所述纳米材料水溶液的浓度为0.1～10mM。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的射频治疗系统，其特征在于：所述射频仪包括：一用于发射出射频信号的射频信号发生器；一用于放大所述射频信号并整合输出所需频率的射频信号的信号放大器；一用于将所述频率的射频信号施加到肿瘤部位的射频线圈。

6.根据权利要求5所述的射频治疗系统，其特征在于：所述射频仪还包括用于检测所述射频线圈的功率密度的频谱仪。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的射频治疗系统，其特征在于：所述射频仪的参数能够在下述范围内调节：频率50～500MHz，占空比0～100％，功率0～100W。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的射频治疗系统治疗肿瘤的方法，它包括如下步骤：将所述纳米材料注射到受体动物的肿瘤血管中，采用所述射频仪将射频信号施加到肿瘤部位，所述肿瘤血管中的纳米材料发生运动破坏肿瘤血管，从而治疗肿瘤；或者，所述射频信号能够提高纳米材料在肿瘤部位的摄取量，增加纳米材料与肿瘤的相互作用，提高肿瘤治疗的疗效。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述纳米材料的注射剂量为1～100μmol/kg或1～100mg/kg；治疗时间为1h。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述射频仪的射频频率为50MHz～500MHz，射频功率为0～100W，占空比为0～100％。