CN106823142A - 用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的设备 - Google Patents

用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的设备，该镁基液态金属将基于肿瘤热疗的纳米镁材料与基于电刺激的镓铟合金液态金属进行结合，以实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的，由于镓铟合金液态金属是在常温下呈液态的金属，通过喷印的方式将液态金属打印在皮肤上，与皮肤完美贴合，进而实现更好的电流传输和信号刺激，由于纳米镁材料具有极好的吸光性和可降解性，因而纳米镁可用于吸光性激光纳米热疗中，本设备在肿瘤组织上加上频率为333Hz电流强度为1.0mA占空比6.67％的方波电信号刺激30min和照射功率为1.2W的激光信号刺激10min来抑制肿瘤细胞的生长，并且同时杀伤肿瘤细胞达到治疗癌症的目的。

Description

用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的 设备
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，特别涉及一种用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的设备。
背景技术
肿瘤是严重威胁人类健康和生命安全的疾病，如何有效治疗肿瘤一直是人们关注的热点和难点。治疗肿瘤的方法有很多，有的直接作用于肿瘤细胞基因，有的直接作用于肿瘤细胞，有的则直接作用于肿瘤血管，还有的作用于机体免疫系统。虽然原理不同，但最终目的都是以肿瘤为目标，在最大限度消灭肿瘤的同时，尽可能的保证周围正常组织不受或少受伤害。因此微创精准肿瘤治疗成为近年来快速发展、广受欢迎的一类肿瘤治疗方法。微创精准治疗技术主要有热疗、冷冻消融、质子放射治疗、靶向药物治疗以及血管靶向治疗等。
热疗是一种绿色的肿瘤物理疗法，目的是使得癌变组织局部升温(典型温度范围为41℃-45℃)并维持一段时间(有效温度为40-60min)，以杀死肿瘤细胞而不损伤正常细胞。由于肿瘤细胞的热敏感性比正常细胞高，因而在同样的加热条件下肿瘤细胞升温更快。热疗包括全身热疗和局部热疗。全身热疗对全身进行加热，肿瘤组织由于结构不同而不断积累热量，从而导致温度比周围正常组织高。局部热疗是对肿瘤及其附近区域局部加热，使用的能量有微波、射频、超声、激光以及化学反应放出的化学热等。激光加热是通过光子和组织的相互作用而将光能转化为热能进行治疗的，通过外部激光束从体表照射，组织吸收激光能量后通常会产生局部温升，从而导致靶区组织的热损伤。
脉冲电刺激是一种具有良好应用前景的新型肿瘤治疗方法，脉冲电刺激是通过外加能量的积累效果达到一定的量才能破坏肿瘤细胞，因而脉冲电的频率参数越大，对肿瘤组织的直接杀伤作用就越大。为了达到良好的皮肤表面电刺激效果，实现电刺激信号的良好传输，必须要实现刺激电极与皮肤的良好接触。由于要减少信号干扰，只有减少电极和皮肤接触面的阻抗，才能实现小信号电流对肿瘤组织的刺激作用，然而目前尚没有这样的设备能够实现上述效果。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属及利用其的设备，该设备利用液态金属直接与皮肤结合，进而实现更好的电流传输，同时利用纳米镁的吸光性和可降解性，将基于纳米镁材料吸光性的激光纳米热疗与基于电刺激的镓铟合金液态金属相结合，最终实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属，由基于肿瘤热疗的纳米镁与基于电刺激的液态金属101相结合得到，其中纳米镁包覆在液态金属101外。
所述镁基液态金属是将纳米镁粉102包裹在液态金属101表面，再倒入盐酸溶液103至液态金属101表面的纳米镁粉102完全反应得到，其中，倒入盐酸溶液103的过程需搅拌镓铟合金。
所述液态金属101指常温下呈液态的金属，为镓或为铟、锡、锌、铋、银、铝中的至少一种金属与镓组成的合金，利用液态金属的柔性和导电性。本发明中是按照镓和铟重量比为75.5:24.5的配比制成的镓铟合金(熔点为15.7℃左右)，利用其常温下可适形化的特点，将其通过喷印的方式适形化地涂覆在肿瘤表面，与皮肤完美贴合，进而实现更好的电流传输和信号刺激。
所述纳米镁粉102粒径为50-100nm。
本发明还提供了一种利用所述镁基液态金属的可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，包括：
镁基液态金属生物电极201，作用于肿瘤组织，用于产热和传导电信号；
半导体激光器204，用于发射适当能量的激光，来激发镁基液态金属生物电极201产热治疗肿瘤；
电刺激仪205，用于发生各种强度的电信号，通过镁基液态金属生物电极201电刺激治疗肿瘤；
以及，
生理监测仪202及其配套计算机203，监测人体的各种生理电信号。
所述镁基液态金属生物电极201，是利用所述镁基液态金属制成的电极，以实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的。由于纳米镁材料具有极好的吸光性和可降解性，肿瘤细胞在加热温度为42-43℃，加热时间2h以上，就可以有效被杀伤，而正常细胞温度在超过44℃时仍未见损伤，因而纳米镁可用于可吸光性激光纳米热疗中。
对于体表肿瘤组织，所述镁基液态金属生物电极201可直接喷印涂覆在肿瘤表面；对于体内肿瘤组织，可将所述镁基液态金属生物电极201靶向性注射到肿瘤部位。
所述生理监测仪202及其配套计算机203，实时监测肿瘤治疗过程中肿瘤的温度，以及人体的心电信号、心率、血压、呼吸频率和体温等重要参数，以达到实时监测实时报警的目的。
所述半导体激光器204，提供激光光源进行加热，通过一根光纤与激光器输出端连接，导出激光光源，用于发射适当能量的激光，来激发镁基液态金属生物电极201产热治疗肿瘤。
所述电刺激仪205，用于发出各种波形、各种频率以及各种强度的电信号，通过镁基液态金属生物电极201传导电信号来治疗肿瘤。
与现有技术相比，本发明能够将基于肿瘤热疗的纳米镁材料与基于电刺激的镓铟合金液态金属相结合，以实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的，由于镓铟合金液态金属是在常温下呈液态的金属，通过喷印的方式将液态金属打印在皮肤上，与皮肤完美贴合，进而实现更好的电流传输和信号刺激。由于纳米镁材料具有极好的吸光性和可降解性，因而纳米镁可用于吸光性激光纳米热疗中。肿瘤细胞在加热温度为42-43℃，加热时间2h以上，就可以有效被杀伤，而正常细胞温度在超过44℃时仍未见损伤。热作用不仅可以对肿瘤细胞产生直接的杀伤致死效应，还可以诱发肿瘤细胞发生凋亡。已有研究表明在肿瘤组织上加上一定频率和一定强度的电信号能够有效的抑制肿瘤细胞的生长，并且还能杀伤肿瘤细胞达到治疗癌症的目的。本专利提出在肿瘤组织上加上频率为333Hz电流强度为1.0mA占空比6.67％的方波电信号和照射功率为1.2W的激光信号来抑制肿瘤细胞的生长，并且同时杀伤肿瘤细胞达到治疗癌症的目的。
附图说明
图1为本发明基于镁基液态金属的制备过程示意图。
图2为本发明基于镁基液态金属的热疗与电刺激相结合的肿瘤治疗技术的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明公开镁基液态金属的制备过程。该镁基液态金属的制备方法为，将粒径为50nm的纳米镁粉102包裹在配好的液态金属101表面，液态金属101为镓铟合金，倒入盐酸溶液103至镓铟合金表面的镁粉完全反应，倒入盐酸溶液的过程玻璃棒104搅拌镓铟合金至反应完全结束。
如图2所示，本发明公开一种基于镁基液态金属的可同时实施热疗与电刺激疗法的设备的实施结构，包括：
镁基镓铟液态金属生物电极201、生理监测仪202及其配套计算机203、半导体激光器204、电刺激仪205；其中，
镁基镓铟液态金属生物电极201，对于体表肿瘤组织可喷印涂覆在肿瘤表面，对于体内肿瘤组织，直接将镁基镓铟液态金属靶向性注射到肿瘤部位，可用于产热和传导电信号。能够将基于肿瘤热疗的纳米镁材料与基于电刺激的镓铟合金液态金属相结合，以实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的。镓铟液态金属材料是按照镓和铟重量比为75.5:24.5的配比制成的合金，熔点为15.7℃，利用其常温下可适形化的特点，将其通过喷印的方式适形化地涂覆在肿瘤表面，与皮肤完美贴合，进而实现更好的电流传输和信号刺激。由于纳米镁材料具有极好的吸光性和可降解性，因而纳米镁可用于可吸光性激光纳米热疗中。
生理监测仪202及其配套计算机203，用于实时监测肿瘤治疗过程中人体的各种生理电信号，如肿瘤的温度，以及人体的心电信号、心率、血压、呼吸频率和体温等重要参数，以达到实时监测实时报警的目的。
半导体激光器204，提供激光光源进行加热，通过一根光纤与激光器输出端连接，导出激光光源，用于发射适当能量的激光，来激发镁基镓铟液态金属生物电极201产热治疗肿瘤。
电刺激仪205，可以发出各种波形、各种频率以及各种强度的电信号，通过镁基镓铟液态金属生物电极201传导电信号来治疗肿瘤。
由于此热疗与电刺激相结合的肿瘤治疗方法可通过喷印作用于体表，在治疗体表癌症或者不深入体内的癌症有良好的效果，如恶性黑色素瘤、皮肤癌、血管瘤等。对于深入体内的肿瘤组织，可以直接将镁基镓铟液态金属靶向性注射到肿瘤组织中，并植入激光光纤和刺激电线，实现一种基于镁基镓铟液态金属的热疗与电刺激相结合的植入式肿瘤治疗技术，治疗结束后再用注射器将镁基镓铟液态金属抽取出来充分利用了液态金属室温下呈液态的特性，不需手术便可实现微创或无创治疗肿瘤。
本发明具有如下优点：
1、该基于镁基镓铟液态金属的热疗与电刺激相结合的肿瘤治疗技术，利用液态金属在室温下的可适形化以及电学特性，使得镓铟液态金属能完全适形化贴敷于肿瘤组织表面，进而实现液态金属传递电信号达到电刺激治疗肿瘤的目的；
2、该镁基镓铟液态金属制作简单，利用纳米镁材料在激光下能吸光发热的特性，将其应用于肿瘤热疗中，并且与基于电刺激的镓铟合金液态金属相结合，以实现热疗与电刺激相结合双重治疗肿瘤的目的。
3、该基于镁基镓铟液态金属，集产热与电传导于一体，将热疗与电刺激相结合，可通过体表涂覆可作用于体表癌症，也可通过靶向性注射可治疗深入体内肿瘤，可实现微创或无创杀伤肿瘤。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属，其特征在于，由基于肿瘤热疗的纳米镁与基于电刺激的液态金属(101)结合得到，其中纳米镁包覆在液态金属(101)外。
2.根据权利要求1所述用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属，其特征在于，所述镁基液态金属是将纳米镁粉(102)包裹在液态金属(101)表面，再倒入盐酸溶液(103)至液态金属(101)表面的纳米镁粉(102)完全反应得到。
3.根据权利要求1所述用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属，其特征在于，所述液态金属(101)是指常温下呈液态的金属，为镓或为铟、锡、锌、铋、银、铝中的至少一种金属与镓组成的合金，利用液态金属的柔性和导电性。
4.根据权利要求1所述用于同时实施热疗与电刺激疗法的镁基液态金属，其特征在于，所述纳米镁粉(102)粒径为50-100nm。
5.一种利用权利要求1所述镁基液态金属的可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，其特征在于，包括：
镁基液态金属生物电极(201)，作用于肿瘤组织，用于产热和传导电信号；
半导体激光器(204)，用于发射适当能量的激光，来激发镁基液态金属生物电极(201)产热治疗肿瘤；
电刺激仪(205)，用于发生各种强度的电信号，通过镁基液态金属生物电极(201)电刺激治疗肿瘤；
以及，
生理监测仪(202)及其配套计算机(203)，监测人体的各种生理电信号。
6.根据权利要求5所述可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，其特征在于，对于体表肿瘤组织，所述镁基液态金属生物电极(201)直接喷印涂覆在肿瘤表面；对于体内肿瘤组织，所述镁基液态金属生物电极(201)靶向性注射到肿瘤部位。
7.根据权利要求5所述可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，其特征在于，所述生理监测仪(202)及其配套计算机(203)，实时监测肿瘤治疗过程中肿瘤的温度，以及人体的心电信号、心率、血压、呼吸频率和体温等重要参数，以达到实时监测实时报警的目的。
8.根据权利要求5所述可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，其特征在于，所述半导体激光器(204)，提供激光光源进行加热，通过一根光纤与激光器输出端连接，导出激光光源，用于发射适当能量的激光，来激发镁基液态金属生物电极(201)产热治疗肿瘤。
9.根据权利要求5所述可同时实施热疗与电刺激疗法的设备，其特征在于，所述电刺激仪(205)，用于发出各种波形、各种频率以及各种强度的电信号，通过镁基液态金属生物电极(201)传导电信号来治疗肿瘤。
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