CN108744257A - 磁性药物靶向聚集方法及磁体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性药物靶向聚集方法，包括如下步骤：确定机体的病灶的位置；制作磁体结构，识别出与磁体结构不重合的聚焦点；将病灶与聚焦点重合；根据磁体结构的磁场特性向机体施加磁性药物，使得磁性药物聚集至病灶的位置。磁性药物进入机体后由于磁体结构产生的磁场的作用逐步向聚焦点汇合，也即逐渐到达病灶的位置，并停留在病灶的位置发挥药物作用。由于聚焦点与磁性结构不重合，也即脱离磁性结构，因此在机体外设置磁性结构能够产生位于机体内部的聚焦点，因此当病灶位于机体的内部也即距离机体的体表具有一定的距离时，依然可以通过病灶与聚焦点重合的方式将磁性药物聚集至病灶的位置，以实现将磁性药物聚集至机体体内较深的部位。

Description

磁性药物靶向聚集方法及磁体结构

技术领域

本发明涉及磁性药物给药领域，尤其涉及一种磁性药物靶向聚集方法及装置。

背景技术

针对疾病特别是肿瘤治疗的药物靶向问题，目前的主要技术手段包括主动靶向、被动靶向、物理靶向等途径。其中，主动和被动靶向均通过一定的规则(如分子的特异识别、经血循环沉积等)在体内实现药物聚集实现靶向。这些技术能够实现一定程度的药物聚集，但它们均存在一些问题，例如：靶向精准度、药物浓度水平亟需改善等方面的问题。物理靶向技术则是利用外加物理环境如温度或磁场等条件将药物输运到病灶部位。该类技术能够在恰当的局部位置实现较好的药物浓聚，因此具有良好的发展前景。其中，利用磁场的药物靶向技术常常采用磁场将结合有超顺磁纳米颗粒(如纳米四氧化三铁颗粒)的磁性药物定向输送到病灶部位，实现药物的靶向。

目前，磁场药物靶向技术的主要手段是利用磁体(特别是永磁体)对磁性纳米颗粒的吸引作用，将药物吸引到特定的病灶部位，从而实现药物的靶向。由于磁性纳米颗粒受到磁体的吸引，而磁体往往采用结构较为简单的永磁体，因此，以往的技术多适用于身体浅表部位的病灶，而对于体内内部的病灶往往无能为力。在公开的已有技术中，偶有个别技术，可以实现体内深部病灶药物聚集。比较典型的是在体内预先植入磁性针的技术。该技术可以通过植入磁性材料改变磁场分布,从而实现体内深部的药物聚集。但是这种技术是侵入式的，对机体可能造成伤害。另外，还有一些公开文献提出的深部药物聚集技术，实际上均难以真正实现体内深部病灶部位的精准药物聚集。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁性药物靶向聚集方法，旨在解决现有技术中，在非侵入式的情况下无法将磁性药物聚集至体内深部的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

磁性药物靶向聚集方法，包括如下步骤：

S1、确定机体的病灶的位置；

S2、制作磁体结构，并识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点；

S3、将病灶与所述聚焦点重合；

S4、根据所述磁体结构的磁场特性向机体施加磁性药物，使得磁性药物聚集至病灶的位置。

进一步地，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

在所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内选取一直线；

将所述直线上的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点，并将所述直线确定为聚焦直线。

进一步地，所述步骤S4具体为：

在所述聚焦直线上的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

进一步地，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

在所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内选取一平面；

将所述平面内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点，并将所述平面确定为聚焦平面。

进一步地，所述步骤S4具体为：

在所述聚焦平面内任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

进一步地，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

将所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点。

进一步地，所述步骤S4具体为：

在磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

本发明的一个目的在于提供一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构为磁化的空心圆柱体，所述空心圆柱体的磁化方向为竖直方向或者水平方向；所述空心圆柱体的中心为所述聚焦点，所述空心圆柱的轴线为聚焦直线。

本发明的一个目的在于提供一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构包括相对设置的两个磁化方向相同的柱体；各所述柱体的磁化方向与所述柱体的轴线平行，所述柱体为圆柱体或者正六面体，两个所述柱体之间的间隙的中心位置为所述聚焦点，经过所述聚焦点且与所述柱体的轴线平行的平面为聚焦平面。

本发明的一个目的在于提供一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构包括若干扇环拼接而成的圆环、以及用于驱动所述圆环以自身轴线为旋转轴转动的驱动装置；相邻所述扇环之间的磁化方向相互垂直，所述圆环的中心位置为所述聚焦点。

本发明的有益效果：磁性药物进入机体后由于磁体结构产生的磁场的作用逐步向聚焦点汇合，也即逐渐到达病灶的位置，并停留在病灶的位置发挥药物作用。由于聚焦点与磁性结构不重合，也即脱离磁性结构，因此在机体外设置磁性结构能够产生位于机体内部的聚焦点，因此当病灶位于机体的内部也即距离机体的体表具有一定的距离时，依然可以通过病灶与聚焦点重合的方式将磁性药物聚集至病灶的位置，以实现将磁性药物聚集至机体体内较深的部位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的磁性药物靶向聚集方法的流程框图；

图2为当磁体结构为空心圆柱体时的剖视图(沿水平方向磁化时)；

图3为当磁体结构为空心圆柱体时的剖视图(沿竖直方向磁化时)；

图4为当磁体结构为两个相对设置的圆柱体组成时的结构示意图；

图5为当磁体结构为两个相对设置的正六面体组成时的结构示意图；

图6为当磁体结构为若干扇环组成时的第一视角的结构示意图；

图7为当磁体结构为若干扇环组成时的第二视角的结构示意图；

图8为当磁体结构为一个单绕组电磁体时的结构示意图；

图9为当磁体结构为两个单绕组电磁体时的结构示意图；

图10为圆环静止时的三维聚焦区域的示意图；

图11为圆环沿着轴线转动后实现的三维聚焦区域的示意图；

图12为当磁体结构为三根磁体棒组成时；

图中：

1、磁体结构；2、聚焦点；3、空心圆柱体；4、圆柱体；5、正六面体；6、圆环；61、扇环；7、三维聚焦区域；8、磁体棒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-图12所示，本发明实施例提出了一种磁性药物靶向聚集方法，包括如下步骤：

S1、确定机体的病灶的位置；

S2、制作磁体结构1，并识别出与磁体结构1不重合的聚焦点2；

S3、将病灶与聚焦点2重合；

S4、根据磁体结构1的特性向机体施加磁性药物，使得磁性药物聚集至病灶的位置。

在本发明的实施例中，首先确定机体的病灶的位置，该机体包括人体或者动物体；在根据需要制作磁体结构1，通过检测设备识别出该磁体结构1的聚焦点2；将病灶与聚焦点2重合，然后向机体施加磁性药物，具体可为注射磁性药物或者服用磁性药物，于本实施例中优选为注射磁性药物；磁性药物进入机体后由于磁体结构1产生的磁场的作用逐步向聚焦点2汇合，也即逐渐到达病灶的位置，并停留在病灶的位置发挥药物作用。由于聚焦点2与磁性结构不重合，也即脱离磁性结构，因此在机体外设置磁性结构能够产生位于机体内部的聚焦点2，因此当病灶位于机体的内部也即距离机体的体表具有一定的距离时，依然可以通过病灶与聚焦点2重合的方式将磁性药物聚集至病灶的位置，以实现将磁性药物聚集至机体体内较深的部位。

于本发明的实施例中，在向机体施加磁性药物之前，也即步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：

S25、聚焦验证：对磁体结构1的磁场分布进行验证，确认磁场分布与计算结果的吻合度，再模拟施加磁性药物的过程，确认磁性药物靶向的效果。以保证靶向施药的效果。具体地，利用模拟的病灶放置在磁体结构1的磁场中，观察最后药物聚集的效果，进而确认磁性药物靶向的效果。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S2中，识别出与磁体结构1不重合的聚焦点2具体为：

在磁体结构1产生的磁场且不与磁体结构1重合的区域内选取一直线；

将直线上的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点2，并将直线确定为聚焦直线。

具体地，磁体结构1产生的磁场内存在的一条直线，且该条直线上存在唯一的磁感应强度的最大值点，也即该直线上的其他位置的磁感应强度均小于该最大值点的磁感应强度，则将该最大值点确定为聚焦点2，同时将该直线确定为聚焦直线，聚焦直线覆盖的区域为聚焦区域，该聚焦区域施内的磁性药物由于磁感应强度差的原因，在磁力的作用向着聚焦点2汇合也即最终聚集至病灶，进而在聚焦直线上实现一维聚焦。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S4具体为：

在聚焦直线上的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

具体地，可通过聚焦直线覆盖的区域内的血管向机体注射磁性药物，磁性药物在血管内在磁力的作用下向聚焦点2汇合，最终在病灶处聚集。当然，于本发明的实施例中，也可为口服磁性药物，通过消化系统后再经血液循环汇集至病灶的位置。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S2中，识别出与磁体结构1不重合的聚焦点2具体为：

在磁体结构1产生的磁场且不与磁体结构1重合的区域内选取一平面；

将平面内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点2，并将平面确定为聚焦平面。

具体地，磁体结构1产生的磁场内存在的一个平面，且该条平面上存在唯一的磁感应强度的最大值点，也即该平面上的其他位置的磁感应强度均小于该最大值点的磁感应强度，则将该最大值点确定为聚焦点2，同时将该平面确定为聚焦平面，聚焦平面覆盖的区域为聚焦区域，在该聚焦区域内的磁性药物由于磁感应强度差的原因，在磁力的作用向着聚焦点2汇合也即最终聚集至病灶，进而在聚焦平面上实现二维聚焦。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S4具体为：

在聚焦平面内任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

具体地，可通过聚焦平面覆盖的区域内的血管向机体注射磁性药物，磁性药物在血管内在磁力的作用下向聚焦点2汇合，最终在病灶处聚集。当然，于本发明的实施例中，也可为口服磁性药物，通过消化系统后再经血液循环汇集至病灶的位置。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S2中，识别出与磁体结构1不重合的聚焦点2：

将磁体结构1产生的磁场且不与磁体结构1重合的区域内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点2。

具体地，磁体结构1产生的磁场内存在一不与磁体结构1重合且磁感应强度最大值的点，则将该最大值点确定为聚焦点2，磁体结构1产生的磁场且不与磁体结构1重合的位置确定为聚焦区域，在该聚焦区域内的磁性药物由于磁感应强度差的原因，在磁力的作用向着聚焦点2汇合也即最终聚集至病灶，进而在磁体结构1产生的磁场内实现三维聚焦。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的磁性药物靶向聚集方法的一种具体实施方式，步骤S4具体为：

在磁体结构1产生的磁场且不与磁体结构1重合的区域内的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

具体地，可通过磁体结构1产生的磁场覆盖的区域内的血管向机体注射磁性药物，磁性药物在血管内在磁力的作用下向聚焦点2汇合，最终在病灶处聚集。当然，于本发明的实施例中，也可为口服磁性药物，通过消化系统后再经血液循环汇集至病灶的位置。

如图2-图3所示，本发明实施例还提出了一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；磁体结构1为磁化的空心圆柱体3，空心圆柱体3的磁化方向为竖直方向或者水平方向；空心圆柱体3的中心为聚焦点2，空心圆柱的轴线为聚焦直线。具体地，上述磁体结构1使用时，将病灶与聚焦点2重合使得机体内的磁性药物聚集至病灶。例如将手臂放入上述空心圆柱体3内，手臂尽量与空心圆柱体3的轴线平行，再将手臂内的病灶与聚焦点2重合，进而实现磁性药物在病灶的聚集。同时，当上述磁体结构1为空心圆柱体3时，还可用于机体的体内血管轴向、四肢轴向、动物尾部轴向等轴径比大的区域，进而实现对磁性药物的一维聚焦。

于本发明的实施例中，可将上述空心圆柱体3进行优化设计，实现产品的定型及便于生产的进行。

如图12所示，本发明实施例还提出了一种磁体结构，由三根磁体棒8组成，三根磁体棒8组成的磁体结构产生的磁场中存在一聚焦点2，同时存在一过该聚焦点2的直线，在该直线上的任意位置的磁感应强度均小于聚焦点2的磁感应强度，进而达到与上述一维聚焦同样的效果。

如图8所示，本发明实施例还提出了一种磁体结构，其为单绕组磁体结构；聚焦点2为其中心位置，竖直穿过该聚焦点2的直线为聚焦直线，实现对磁性药物的一维聚焦。图9为两个上述单绕组磁体结构组成，当两个单绕组磁体结构静止时，过中聚焦点2且垂直纸面的平面上的任意位置的磁感应强度均小于聚焦点2的磁感应强度，因此能够实现二维聚焦。当两个单绕组磁体结构沿着自身之间的夹角的角平分线为轴转动时，上述过中聚焦点2且垂直纸面的平面也即实现转动，也即两个单绕组磁体结构转动范围内的磁感应强度都能实现某一时刻小于聚焦点2的磁感应强度，进而实现三维聚焦。

如图4-图5所示，本发明实施例还提出了一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；磁体结构1包括相对设置的两个磁化方向相同的柱体；各柱体的磁化方向与柱体的轴线平行，柱体为圆柱体4或者正六面体5，两个柱体之间的间隙的中心位置为聚焦点2，经过聚焦点2且与柱体的轴线平行的平面为聚焦平面。具体地，上述磁体结构1使用时，将病灶与聚焦点2重合使得机体内的磁性药物聚集至病灶。由于经过聚焦点2且与柱体的轴线平行的平面为聚焦平面，因此该平面内的磁性药物均能聚集至病灶，也即实现二维聚焦。

如图6-图7所示，本发明实施例还提出了一种磁体结构，用于实施上述的磁性药物靶向聚集方法；磁体结构1包括若干扇环61拼接而成的圆环6、以及用于驱动圆环6以自身轴线为旋转轴转动的驱动装置；相邻扇环61之间的磁化方向相互垂直，圆环6的中心位置为聚焦点2。具体地，若干个扇环61拼接而成的圆环6，优选为八个规格相同的扇环61组成一圆环6，并将相邻的扇环61的磁化方向设置为相互垂直。圆环6的空心区域的中心位置为聚焦点2，圆环6内的空心区域的部分角度内的位置的磁感应强度均小于上述聚焦点2；再利用驱动装置驱动圆环6以自身轴线为旋转轴转动，使得圆环6内的空心区域的360度区域均能实现磁感应强度小于上述聚焦点2，使得圆环6内的空心区域内的磁性药物均能实现向该聚焦点2聚集，进而实现三维聚焦。

于本发明的实施例中，上述磁体结构1为永磁体组装结构、电磁体或电磁体组装结构、电磁体+永磁体混合组装结构、或者时变电磁体结构等结构的任一种。上述磁体结构1在用于人体或动物体之外还可用于其他磁场聚焦场合，此处不作唯一限定。

为了进一步说明上述磁体结构1包括若干扇环61拼接而成的圆环6的磁感应强度的分布，请参阅图10-图11，图10为圆环6静止时的横截面上的磁感应强度分布示意图，三维聚焦区域7内的任意位置内的磁感应强度均小于聚焦点2的磁感应强度，也即在图10中的三维聚焦区域7内实现药物的聚集，实现圆环6的内环的局部的三维聚焦。

图11为圆环6沿着中心轴360度转动时横截面上的磁感应强度分布示意图，也即上述三维聚焦区域7布满了圆环6的内环，实现在圆环6的内环的三维聚焦，病灶与聚焦点2重合时，处于圆环6的内环的任意位置的磁性药物聚集至病灶。上述利用转动的磁体结构实现三维聚焦的方式定义为时间平均局域高场，时间平均局域高场是指利用随时间变化的磁场(时变磁场)，驱使超顺磁颗粒(于本实施例中为磁性药物)向某个固定位置聚集。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定机体的病灶的位置；

S2、制作磁体结构，并识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点；

S3、将病灶与所述聚焦点重合；

S4、根据所述磁体结构的磁场特性向机体施加磁性药物，使得磁性药物聚集至病灶的位置。

2.根据权利要求1所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

在所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内选取一直线；

将所述直线上的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点，并将所述直线确定为聚焦直线。

3.根据权利要求2所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

在所述聚焦直线上的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

4.根据权利要求1所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

在所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内选取一平面；

将所述平面内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点，并将所述平面确定为聚焦平面。

5.根据权利要求4所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

在所述聚焦平面内任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

6.根据权利要求1所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S2中，识别出与所述磁体结构不重合的聚焦点具体为：

将所述磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内的磁感应强度的最大值点确定为聚焦点。

7.根据权利要求6所述的磁性药物靶向聚集方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

在磁体结构产生的磁场且不与所述磁体结构重合的区域内的任意位置施加磁性药物，磁性药物受磁力的作用聚集至病灶的位置。

8.磁体结构，其特征在于，用于实施权利要求1-3任一项所述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构为磁化的空心圆柱体，所述空心圆柱体的磁化方向为竖直方向或者水平方向；所述空心圆柱体的中心为所述聚焦点，所述空心圆柱的轴线为聚焦直线。

9.磁体结构，其特征在于，用于实施权利要求1、4或5任一项所述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构包括相对设置的两个磁化方向相同的柱体；各所述柱体的磁化方向与所述柱体的轴线平行，所述柱体为圆柱体或者正六面体，两个所述柱体之间的间隙的中心位置为所述聚焦点，经过所述聚焦点且与所述柱体的轴线平行的平面为聚焦平面。

10.磁体结构，其特征在于，用于实施权利要求1、6或7任一项所述的磁性药物靶向聚集方法；所述磁体结构包括若干扇环拼接而成的圆环、以及用于驱动所述圆环以自身轴线为旋转轴转动的驱动装置；相邻所述扇环之间的磁化方向相互垂直，所述圆环的中心位置为所述聚焦点。