CN108525128A - 液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 - Google Patents
液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108525128A CN108525128A CN201810250434.5A CN201810250434A CN108525128A CN 108525128 A CN108525128 A CN 108525128A CN 201810250434 A CN201810250434 A CN 201810250434A CN 108525128 A CN108525128 A CN 108525128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid metal
- tumor
- apparats
- magnetic field
- alternating magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 title claims abstract description 72
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000015 thermotherapy Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 13
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 6
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 6
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 5
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 2
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 2
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000012894 fetal calf serum Substances 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000011729 BALB/c nude mouse Methods 0.000 description 1
- 102400000888 Cholecystokinin-8 Human genes 0.000 description 1
- 101800005151 Cholecystokinin-8 Proteins 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- 206010024769 Local reaction Diseases 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 208000008636 Neoplastic Processes Diseases 0.000 description 1
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 1
- 230000008499 blood brain barrier function Effects 0.000 description 1
- 210000001218 blood-brain barrier Anatomy 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 231100000263 cytotoxicity test Toxicity 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000035617 depilation Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 229910000939 field's metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 230000003907 kidney function Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000003908 liver function Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 210000005084 renal tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N sincalide Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(N)=O)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C1=CC=C(OS(O)(=O)=O)C=C1 IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N 0.000 description 1
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000759 toxicological effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N2/00—Magnetotherapy
- A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N2/00—Magnetotherapy
- A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
本发明公开了医疗器械技术领域的液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。本发明还公开一种磁感应热肿瘤治疗仪，包括液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。液态金属在交变磁场下涡流产热升温。CT设备用于观察液态金属与肿瘤部位的相对位置以及根据交变磁场下液态金属分布情况与肿瘤部位温度关系。液态金属常温下呈现液态、流动性好、可注射，生物相容性好，具有CT成像功能；CT成像功能不仅可以实时监测液态金属在肿瘤内部的分布，指导磁热疗前注射过程与磁热疗后取出过程，还可以实时监控液态金属在体内的代谢情况，实现成像指导下的肿瘤治疗。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。
背景技术
恶性肿瘤的高发病率与高复发率使其成为威胁人类健康的重大疾病。治疗肿瘤的传统方法包括手术切除、放疗与化疗。热疗同传统方法相比副作用较少，因而在肿瘤治疗中具有良好的发展和应用前景。热疗是利用物理方法使组织加热以治疗恶性肿瘤的一种治疗手段，一般采用电磁波、微波或超声波等各种技术产生致热源，将肿瘤区或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间，引起肿瘤细胞分子结构发生改变和溶酶体活性增强，达到杀灭肿瘤细胞，治疗肿瘤的目的。传统热疗包括超声、微波、射频等，由于穿透深度，热场分布不均匀，容易造成周围组织的损伤。近年来，随着生物医学工程、生物材料、临床医学等研究领域的迅速发展，一些创新的肿瘤热疗技术成功实现了肿瘤治疗的临床转化，为肿瘤精确定位热疗开辟了新的途径。肿瘤磁感应热疗技术基于“磁性生物材料在交变磁场下感应升温”的基本原理，将磁性生物材料通过术中植入、经皮穿刺、动脉灌注等方式适形地植入肿瘤区域，患者暴露于中频交变磁场后，藉由奈尔弛豫及布朗运动等物理学效应，磁性生物材料将交变磁场的能量转化为热量，从而在肿瘤区域迅速形成43～47℃高温区，使对热较为敏感的癌细胞红肿、坏死，而对热相对不敏感的处于边缘的正常细胞不受影响，从而避免在磁热治疗肿瘤过程中对正常组织的损伤。目前常用介质包括毫米级介质(铁磁合金热籽)以及各种纳米级介质(磁流体及其修饰物)。
磁热籽是一种毫米级的棒状铁磁合金，在交变磁场下具有可控的良好的升温效果，但是实际应用时需要手术植入与取出，操作复杂，特别是给深部肿瘤的治疗带来不便。同时磁热籽热场分布难以监测，治疗过程中难以兼顾肿瘤的有效消除与避免对正常组织带来损伤。纳米磁介质(主要为纳米氧化铁或纳米杂化材料)研究主要目的是制备出比吸热速率(SAR)值更高、产热性能更优异的纳米磁性介质。但是纳米材料在人体的粒径分布、分散性、稳定性亟待解决，同时，磁性材料的生物相容性与毒理效应难以有效监测，纳米颗粒可分布于体内各组织，尤其能通过血脑屏障，因此目前尚不能够应用。因此，研究开发生物相容性好、比吸热速率高的磁热疗介质可保证患者安全的前提下，有效提高治疗效率，具有基础研究和临床应用的双重意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提出液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。具体技术方案如下：
液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。
所述液态金属的熔点为10℃～30℃。
所述液态金属为镓基合金；镓基合金中镓的质量百分含量为50％～80％，铟的质量百分含量为10％～50％，锡的质量百分含量为2％～50％。
一种磁感应热肿瘤治疗仪，包括所述液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。
所述液态金属在交变磁场下涡流产热升温。
所述液态金属使用注射器在肿瘤部位多点注射，使用量为50～100μl。
所述红外热成像仪用于监控肿瘤部位的温度。
所述CT设备用于观察：液态金属与肿瘤部位的相对位置以及根据交变磁场下液态金属分布情况与肿瘤部位温度关系。
所述交变磁场的场强为5～20kA/M，频率为100～500kHz，作用时间为10～30min。
进一步地，磁感应热肿瘤治疗仪在肿瘤治疗中的使用方法，包括如下步骤：
(1)动物模型或体外模型进行预实验：使用注射器吸取一定量的液态金属，多位点注射到肿瘤部位；进行CT成像，观察液态金属与肿瘤的相对位置；交变磁场作用于肿瘤部位，CT设备和红外成像仪监控液态金属分布情况与肿瘤部位温度的关系，选择液态金属的最佳注射剂量与位点以维持肿瘤部位温度在42℃～48℃；
(2)在最佳注射剂量与位点条件下，将液态金属注射到肿瘤部位，交变磁场作用于肿瘤部位，实现磁热治疗肿瘤；
(3)治疗结束后，根据CT成像显示液态金属的分布位置以及代谢情况。
本发明的有益效果为：
1、本发明所采用的低熔点液态金属常温下呈现液态、流动性好、可注射，生物相容性好，在体内外环境中结构稳定，具有优异的CT成像功能；液态金属磁性介质CT成像功能不仅可以实时监测液态金属在肿瘤内部的分布，指导磁热疗前注射过程与磁热疗后取出过程，还可以实时监控液态金属在体内的代谢情况，实现成像指导下的肿瘤治疗。根据肿瘤的形状，在CT成像指导下，利用传统注射器就可以完成肿瘤部位原位多点注射，避免了手术的复杂操作以及植入的创伤给病人带来的痛苦；利用CT对液态金属定位，可精确实现液态金属磁热疗过程的定点注射，对液态金属的分布与含量有精准的确认，而不需要额外添加造影剂。此外，液态金属磁热介质成本低、易得、易保存，且可回收利用。
2、肿瘤细胞在42℃～48℃，加热时间20min以上，产生热致死效应，引发细胞凋亡，根据肿瘤的形状，将液态金属磁性介质进行合理的分布，在交变磁场下，涡流热分布均匀，肿瘤细胞受到有效的热刺激被消灭；由于液态金属分布均匀合理，磁热效应可严格被控制在肿瘤组织部位，同时正常细胞耐热性优于肿瘤细胞，因此周围组织细胞降低或者避免了热损伤，机体的正常功能以及生理状态不受影响。
3、本发明突破目前磁感应热疗介质的研究局限于纳米磁介质的范畴，利用了具有肿瘤成像及可注射性的高效、新型磁感应热疗介质液态镓铟合金在交变磁场下的涡流升温效应杀伤肿瘤细胞，实现了CT成像指导下的肿瘤磁热治疗。
附图说明
图1是液态金属在肿瘤部位的多点注射；
图2是本发明磁感应热肿瘤治疗仪的肿瘤治疗过程示意；
其中，1-注射器；2-肿瘤部位；3-液态金属；4-CT设备；5-交变磁场。
具体实施方式
以下实施例便于更好地理解本发明。实施例中实验材料如无特殊说明均可通过商业途径获得，实验方法如无特殊说明均为常规实验方法。
以下实施例中所述液态金属为镓铟合金，其中，镓的质量百分含量为75％，铟的质量百分含量为25％。
实施例1：液体金属的毒副作用和生物相容性
1、细胞实验
细胞验证实验按照中华人民共和国国家标准GB/T16886.5(医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验)和国际医疗器械生物学评价标准ISO10993-5相关规定，以小鼠成纤维细胞L929和人乳腺癌细胞MCF-7为研究对象，对液态金属进行体外生物安全性评价。
取液态金属1mL紫外灭菌两天，将200μL液态金属加入5ml EP管，震荡使液态金属黏附在管壁并铺满整个管底，取出多余液态金属，加入RPMI1640基础培养液，使液态金属与液体表面积体积比为3cm2/mL，置于37℃、5％CO2培养箱中24h后，加入10％胎牛血清制备浸提液。L929、MCF-7细胞复苏后，加入含10％胎牛血清的1640培养液，置于37℃、5％CO2培养箱培养。隔天换液，待细胞长满瓶底80％～85％时，进行细胞计数，按1∶3比例传代。选取生长旺盛的L929细胞以5000个/孔接种于96孔板，实验组加入含血清浸提液，对照组加入完全培养基，37℃常规培养，分别在1、2、3天CCK8法测定细胞存活率，计算细胞相对增值率(RGR)，计算各组细胞的RGR并按照标准转化为6级细胞毒性以评定液态金属浸提液的毒级(毒级为0级和I级为合格)。经过计算，液态金属浸提液的毒级为0，表明液态金属几乎没有细胞毒性，液态金属生物相容性优异。
2、体内实验
按照中华人民共和国国家标准GB/T16886.6(医疗器械生物学评价第6部分：植入后局部反应试验)和ISO10993-6的相关规定，选择4～6周SD大鼠为研究对象。
对大鼠脊背偏右位置进行脱毛处理，将紫外灭菌2天的200μL液态金属注射到皮下，局部植入后观察动物炎症反应，伤口部位是否有无红肿、渗血等异常情况，将未注射液态金属的正常SD大鼠作为对照组，分别于1，4，12周对所有动物进行采血并检测血常规和血生化指标，评定液态金属注入后是否引起预期之外的炎症反应，以及对肝肾功能的影响。植入后分别于1、4、12周随机取大鼠处死，取心、肝、脾、肺、肾与皮下组织于10％福尔马林溶液中固定，用石蜡包埋，并进行病理切片机HE染色，评定局部注入的安全性。经过对比，与对照组相比，注射液态金属后大鼠血常规和血生化指标均无明显差异，体内组织均正常无病变，皮下组织切片仍可观察到未降解的液态金属。说明液态金属植入后对动物体无毒性，生物相容性良好。
实施例2：磁感应热肿瘤治疗仪
磁感应热肿瘤治疗仪包括液态金属3，注射器1，CT设备4，交变磁场5和红外热成像仪。
使用0.5ml胰岛素注射器吸取0.3ml液态金属，进行体内温度分布模拟实验。对Balb/c裸鼠腋下注射0.15ml密度为107的人乳腺癌MCF-7细胞，三周后肿瘤体积达到500mm3，对肿瘤部位2注射五点(如图1所示)，每点注射50μL液态金属，282kHz 10kA/m交变磁场作用于肿瘤部位(如图2所示)，同时使用红外热成像仪时刻监控温度变化，CT成像观察液态金属与肿瘤的相对位置，根据液态金属分布情况调整注射剂量与位点，确定位点分布与温度分布的关系，使肿瘤部位温度维持在42℃～48℃，选取最佳注射分布位点。然后，在最佳液态金属的注射剂量和分布位点条件下，将282kHz 10kA/m交变磁场作用于肿瘤部位20min，实现磁热治疗，完全消除肿瘤。治疗结束后，根据CT成像显示液态金属的分布位置并用CT监测液态金属代谢情况。
实施例3
与实施例2不同在于，液态金属注射到肿瘤部位六点，确定最佳注射分布位点后，将100kHz 5kA/m交变磁场作用于肿瘤部位30min，实现磁热治疗，完全消除肿瘤。
实施例4
与实施例2不同在于，确定最佳注射分布位点后，将500kHz 20kA/m交变磁场作用于肿瘤部位10min，实现磁热治疗，完全消除肿瘤。
Claims (9)
1.液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述液态金属的熔点为10℃～30℃。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述液态金属为镓基合金；镓基合金中镓的质量百分含量为50％～80％，铟的质量百分含量为10％～50％，锡的质量百分含量为2％～50％。
4.一种磁感应热肿瘤治疗仪，其特征在于，所述肿瘤治疗仪包括权利要求1所述液态金属、注射器、CT设备、交变磁场和红外热成像仪。
5.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述液态金属在交变磁场下涡流产热升温。
6.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述液态金属使用注射器在肿瘤部位多点注射，使用量为50～100μl。
7.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述红外热成像仪用于监控肿瘤部位的温度。
8.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述CT设备用于观察：液态金属与肿瘤部位的相对位置以及根据交变磁场下液态金属分布情况与肿瘤部位温度关系。
9.如权利要求4所述的肿瘤治疗仪，其特征在于，所述交变磁场的场强为5～20kA/M，频率为100～500kHz，作用时间为10～30min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810250434.5A CN108525128B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810250434.5A CN108525128B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108525128A true CN108525128A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108525128B CN108525128B (zh) | 2021-02-12 |
Family
ID=63484214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810250434.5A Expired - Fee Related CN108525128B (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108525128B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109553980A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-02 | 西安交通大学 | 一种基于磁性颗粒掺杂温敏大变形材料及制备方法 |
| WO2021203577A1 (zh) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | 苏州大学 | 可植入金属作为肿瘤精准高效磁热治疗试剂的应用 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5248312A (en) * | 1992-06-01 | 1993-09-28 | Sensor Electronics, Inc. | Liquid metal-filled balloon |
| CN1218415A (zh) * | 1996-05-10 | 1999-06-02 | 帕瑞冈医用有限公司 | 治疗病变组织的靶向磁滞高温疗法 |
| CN2691632Y (zh) * | 2003-12-03 | 2005-04-13 | 朱宏 | 肿瘤磁热疗治疗仪 |
| US20050090732A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-04-28 | Triton Biosystems, Inc. | Therapy via targeted delivery of nanoscale particles |
| CN1678371A (zh) * | 2002-08-24 | 2005-10-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 利用磁性粒子进行局部加热的方法 |
| JP2010050386A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Taihokohzai:Kk | 感温磁性粒子、その製造方法及び感温磁性流体 |
| CN101810886A (zh) * | 2010-03-17 | 2010-08-25 | 清华大学 | 羰基铁粉的新用途 |
| US20130090545A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-04-11 | Edward R. Flynn | Methods and apparatuses for the localization and treatment of cancer |
| CN103315945A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-25 | 清华大学 | 一种血管栓塞剂及其注射装置和用途 |
| CN104189904A (zh) * | 2014-09-08 | 2014-12-10 | 山东建筑大学 | 一种用于微波肿瘤靶向热疗的纳米热种子材料 |
| CN105682677A (zh) * | 2013-10-16 | 2016-06-15 | 株式会社Jinis | 使用电磁波用于癌症的热疗法的增敏组合物，以及使用其的癌症疗法 |
| CN105920724A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-07 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种液态金属腹腔灌注及电化学治疗的装置 |
| CN106580543A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 中国科学院理化技术研究所 | 基于液态金属的适形化体表治疗系统 |
| CN206228396U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-06-09 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种柔性血管机器人 |
| CN106823142A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-13 | 清华大学 | 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 |
| CN107137358A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-08 | 清华大学 | 一种液态金属药物体系及其制备和递送、释放方法 |
| CN107267832A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-10-20 | 清华大学 | 一种温控不可逆相变多孔液态金属材料及其制备和应用 |
-
2018
- 2018-03-26 CN CN201810250434.5A patent/CN108525128B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5248312A (en) * | 1992-06-01 | 1993-09-28 | Sensor Electronics, Inc. | Liquid metal-filled balloon |
| CN1218415A (zh) * | 1996-05-10 | 1999-06-02 | 帕瑞冈医用有限公司 | 治疗病变组织的靶向磁滞高温疗法 |
| CN1678371A (zh) * | 2002-08-24 | 2005-10-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 利用磁性粒子进行局部加热的方法 |
| US20050090732A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-04-28 | Triton Biosystems, Inc. | Therapy via targeted delivery of nanoscale particles |
| CN2691632Y (zh) * | 2003-12-03 | 2005-04-13 | 朱宏 | 肿瘤磁热疗治疗仪 |
| JP2010050386A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Taihokohzai:Kk | 感温磁性粒子、その製造方法及び感温磁性流体 |
| CN101810886A (zh) * | 2010-03-17 | 2010-08-25 | 清华大学 | 羰基铁粉的新用途 |
| US20130090545A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-04-11 | Edward R. Flynn | Methods and apparatuses for the localization and treatment of cancer |
| CN103315945A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-25 | 清华大学 | 一种血管栓塞剂及其注射装置和用途 |
| CN105682677A (zh) * | 2013-10-16 | 2016-06-15 | 株式会社Jinis | 使用电磁波用于癌症的热疗法的增敏组合物，以及使用其的癌症疗法 |
| CN104189904A (zh) * | 2014-09-08 | 2014-12-10 | 山东建筑大学 | 一种用于微波肿瘤靶向热疗的纳米热种子材料 |
| CN106580543A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 中国科学院理化技术研究所 | 基于液态金属的适形化体表治疗系统 |
| CN105920724A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-07 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种液态金属腹腔灌注及电化学治疗的装置 |
| CN206228396U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-06-09 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种柔性血管机器人 |
| CN106823142A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-13 | 清华大学 | 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 |
| CN107137358A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-08 | 清华大学 | 一种液态金属药物体系及其制备和递送、释放方法 |
| CN107267832A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-10-20 | 清华大学 | 一种温控不可逆相变多孔液态金属材料及其制备和应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| JUNJIE YAN,等: "Advances in liquid metals for biomedical applications", 《CHEMICAL SOCIETY REVIEWS》 * |
| NAN HU，等: "Flow behavior of liquid metal in the connected fascial space: Intervaginal space injection in the rat wrist and mice with tumor", 《NANO RESEARCH》 * |
| SVETLANA A. CHECHETKA等: "Light-driven liquid metal nanotransformers for biomedical theranostics", 《NATURE COMMUNICATIONS》 * |
| 刘珈: "《肿瘤热疗技术与临床实践》", 31 August 2009, 中国医药科技出版社 * |
| 卓子寒，等: "肿瘤磁感应治疗计划系统适形热疗方法", 《清华大学学报（自然科学版）》 * |
| 谢文升: "功能型复合生物材料用于肿瘤局部热疗的研究进展", 《现代肿瘤医学》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109553980A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-02 | 西安交通大学 | 一种基于磁性颗粒掺杂温敏大变形材料及制备方法 |
| WO2021203577A1 (zh) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | 苏州大学 | 可植入金属作为肿瘤精准高效磁热治疗试剂的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108525128B (zh) | 2021-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Voorhees III et al. | Hydralazine-enhanced selective heating of transmissible venereal tumor implants in dogs | |
| Brown et al. | Differential thermal sensitivity of tumour and normal tissue microvascular response during hyperthermia | |
| Johannsen et al. | Magnetic fluid hyperthermia (MFH) reduces prostate cancer growth in the orthotopic Dunning R3327 rat model | |
| Haemmerich et al. | In vivo electrical conductivity of hepatic tumours | |
| EP2503950B1 (en) | Systems for chemical ablation | |
| Har-Kedar et al. | Experimental and clinical aspects of hyperthermia applied to the treatment of cancer with special reference to the role of ultrasonic and microwave heating | |
| Tseng et al. | Localised heating of tumours utilising injectable magnetic nanoparticles for hyperthermia cancer therapy | |
| CN104030360A (zh) | 一种MoS2纳米片的可控合成及同步表面修饰方法 | |
| CN108525128A (zh) | 液态金属作为肿瘤磁热疗介质的应用 | |
| Tam et al. | Imaging intratumoral nanoparticle uptake after combining nanoembolization with various ablative therapies in hepatic VX2 rabbit tumors | |
| CN107998391A (zh) | 一种微波增敏复合纳米颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN104971365B (zh) | 纳米炭混悬注射剂的新用途 | |
| CN112451675A (zh) | 一种治疗乳腺癌的增效组合药物 | |
| Peng et al. | Black phosphorus modified soluble microneedle patch for painless, effective and accurate body slimming | |
| Gao et al. | Targeted photothermal therapy of mice and rabbits realized by macrophage-loaded tungsten carbide | |
| CN108543070A (zh) | 一种载药液态金属复合物及其制备方法和应用 | |
| CN107836409A (zh) | 一种乳腺癌原位pdx模型的构建方法 | |
| Lee et al. | Effect of ferrite thermoseeds on destruction of carcinoma cells under alternating magnetic field | |
| CN111603684B (zh) | 微波射频协同旋转全域辐照热疗系统 | |
| Pañella et al. | Focused transhepatic electroporation mediated by hypersaline infusion through the portal vein in rat model. Preliminary results on differential conductivity | |
| CN104436248A (zh) | 装有放射性核素的微管及其制造方法及应用 | |
| Oji et al. | Destruction of an advanced malignant tumour by direct electrical current-case report | |
| WO2015154547A1 (zh) | 纳米炭混悬注射剂的新用途 | |
| Hyun et al. | Updates in molecular imaging techniques | |
| Wen et al. | Application of invasive microwave hyperthermia for the treatment of gliomas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210212 |