CN113546321A - 一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，包括：包括一个外加电源，一组螺线圈，一个托台以及若干导线。外加电源提供交流电，螺线圈通电后产生交变磁场，托台用于放置细胞培养板或培养皿以及调节肿瘤细胞在磁场中的位置。经载药的棒状磁性纳米颗粒与肿瘤细胞共培养后通过托台置于低频磁场发生装置中，通过施加交变低频场不仅能产生普通磁热疗(磁性颗粒的振动)的效果。根据本发明，使棒状磁性纳米颗粒发生偏向转动对肿瘤细胞产生敲打作用的机械治疗效果，从而最终达到磁热疗和机械疗法的协同效果，操作简单，效果良好，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及材料学与生物医学交叉应用的技术领域，特别涉及一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置及其使用方法。
背景技术
癌症作为一直以来全球主要的公共卫生问题，严重地影响着病人的身体健康和生活质量，因此国内外的专家不断探索攻克癌症的方法，但情况仍不容乐观。磁性纳米颗粒作为一种新型纳米材料,在生物医学生物工程方面具有广阔的应用前景。目前，癌组织主要通过手术切除和化学疗法来治疗，而大多数患者更倾向于化学疗法而不是手术切除。化疗对于治疗癌症都很有效，但是它们大多数缺乏选择性和靶向性，会对周围健康的细胞产生毒性，并且药物疗法的有效性会局限于很多难以克服的生物学障碍。
由于磁性纳米颗粒有良好的磁学性能、较小的尺寸以及其在肿瘤微脉管系统中较好的渗漏性，在药物的靶向递送和磁疗方面已成为近年来的研究热点。
肿瘤细胞较正常的细胞对温度更加敏感，且热扩散慢，一般情况下在43-45°会凋亡。而磁性纳米颗粒作为一种功能性材料，可以在外磁场作用下进行响应。当磁性纳米颗粒到达肿瘤部位时，通过在外面施加交变磁场会使纳米颗粒振动从而产生局部高温，利用此原理并结合癌细胞比正常细胞对温度的变化更加敏感这一特点，可以直接快速准确地杀死局部肿瘤细胞。因此磁性介质被摄取到肿瘤内部，经过交变磁场辐照后，通过磁感应产热会在肿瘤中形成一个高温区，致使肿瘤细胞凋亡。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，使棒状磁性纳米颗粒发生偏向转动对肿瘤细胞产生敲打作用的机械治疗效果，从而最终达到磁热疗和机械疗法的协同效果，操作简单，效果良好，便于推广应用。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，包括：
托台、卡接于所述托台上的螺线圈及与所述螺线圈信号连接的外接电源；
所述托台一平面板及固定于所述平面板四角处的支撑柱，且所述平面板上开设有两条安装槽口，所述安装槽口沿平面板一边沿延伸至另一相对的边沿；
所述螺线圈缠绕于线圈圆管上，所述线圈圆管穿过安装槽口卡接于托台上，且所述线圈圆管内表面与托台的平面板之间形成一容纳区间，所述容纳区间用于放置细胞培养板或培养皿；
所述线圈圆管沿着安装槽口的长度方向移动。
优选的，所述螺线圈通电后产生低频磁场，所述低频磁场的电压为12-18v，电流为3-10A，频率为50-500Hz。
优选的，所述螺线圈的匝数为300-2000匝。
一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置使用方法，包括以下步骤：
S1、将棒状磁性纳米颗粒与癌细胞在培养皿中共培养一定时间；
S2、将共培养后的培养皿放置线圈圆管中间及托台装置上，使得培养皿整体都在线圈圆管内部，打开外接电源，按照实验设计的时间的分别进行磁疗(机械疗法与热疗协同作用)；
S3、将培养皿在托台中放置一定的时间点后，取出培养皿在显微镜下观察该低频磁场的治疗效果。
优选的，所述步骤S1中，所述磁性纳米颗粒需与癌细胞共培养的时间至少为2-4h。
优选，所述步骤S3中所述磁疗时间的参数为2-6h。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：经载药的棒状磁性纳米颗粒与肿瘤细胞共培养后通过托台置于低频磁场发生装置中，通过施加交变低频场不仅能产生普通磁热疗(磁性颗粒的振动)的效果，还可以使棒状磁性纳米颗粒发生偏向转动对肿瘤细胞产生敲打作用的机械治疗效果，从而最终达到磁热疗和机械疗法的协同效果。该低频磁场装置操作简单，效果良好，便于推广应用。
附图说明
图1为根据本发明的用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置的平面结构示意图；
图2为根据本发明的用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置的磁性纳米颗粒药物载体：棒状Fe3O4纳米颗粒图；
图3为根据本发明的用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置的共培养后的癌细胞在该低频磁场装置中进行磁疗结构示意图；
图4为根据本发明的用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置的有无磁疗后在显微镜下观察到的细胞状态对比图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
参照图1-4，一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，包括：托台1、卡接于所述托台1上的螺线圈2及与所述螺线圈2信号连接的外接电源3；
所述托台1一平面板及固定于所述平面板四角处的支撑柱，且所述平面板上开设有两条安装槽口，所述安装槽口沿平面板一边沿延伸至另一相对的边沿；
所述螺线圈2缠绕于线圈圆管4上，所述线圈圆管4穿过安装槽口卡接于托台1上，且所述线圈圆管4内表面与托台1的平面板之间形成一容纳区间，所述容纳区间用于放置细胞培养板或培养皿；
所述线圈圆管4沿着安装槽口的长度方向移动。
进一步的，所述螺线圈2通电后产生低频磁场，所述低频磁场的电压为12-18v，电流为3-10A，频率为50-500Hz。
进一步的，所述螺线圈2的匝数为300-2000匝。
一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置使用方法，包括以下步骤：
S1、将棒状磁性纳米颗粒与癌细胞在培养皿中共培养一定时间；
S2、将共培养后的培养皿放置线圈圆管4中间及托台1装置上，使得培养皿整体都在线圈圆管4内部，打开外接电源3，按照实验设计的时间的分别进行磁疗(机械疗法与热疗协同作用)；
S3、将培养皿在托台1中放置一定的时间点后，取出培养皿在显微镜下观察该低频磁场的治疗效果。
进一步的，所述步骤S1中，所述磁性纳米颗粒需与癌细胞共培养的时间至少为2-4h。
进一步的，所述步骤S3中所述磁疗时间的参数为2-6h。
实施例1
(1)磁性纳米颗粒与癌细胞共培养
将棒状Fe3O4磁性纳米颗粒(如图2所示)悬液与4T1细胞液按照1:10的浓度设置对照组与实验组共培养，2h后观察细胞状态。
低频磁场进行磁疗
a)将实验组放入低频磁场中进行磁疗(如图3所示)，调整设备电源交变电流为3A，频率为50Hz，电压为12V，放入匝数为300匝的线圈圆管4中，按下开关，分别进行2h 4h 6h的磁疗。
b)到时间点后断电，取出实验组，在显微镜下观察实验组(加低频场)与对照组(未加低频场)的肿瘤细胞状态。如图4所示，黑色絮状物为棒状Fe3O4磁性纳米颗粒，透明圈状物为4T1癌细胞。从图中无磁场的组里可以看出棒状Fe3O4磁性纳米颗粒抱团呈现，毫无规律可循，而经低频磁疗后的棒状Fe3O4磁性纳米颗粒规律地顺着磁场方向分布。而肿瘤细胞在经过低频磁疗后贴壁减少活性降低，6h后的更为明显。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，其特征在于，包括：
托台(1)、卡接于所述托台(1)上的螺线圈(2)及与所述螺线圈(2)信号连接的外接电源(3)；
所述托台(1)一平面板及固定于所述平面板四角处的支撑柱，且所述平面板上开设有两条安装槽口，所述安装槽口沿平面板一边沿延伸至另一相对的边沿；
所述螺线圈(2)缠绕于线圈圆管(4)上，所述线圈圆管(4)穿过安装槽口卡接于托台(1)上，且所述线圈圆管(4)内表面与托台(1)的平面板之间形成一容纳区间，所述容纳区间用于放置细胞培养板或培养皿；
所述线圈圆管(4)沿着安装槽口的长度方向移动。
2.如权利要求1所述的一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，其特征在于，所述螺线圈(2)通电后产生低频磁场，所述低频磁场的电压为12-18v，电流为3-10A，频率为50-500Hz。
3.如权利要求1所述的一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，其特征在于，所述螺线圈(2)的匝数为300-2000匝。
4.如权利要求1-3所述的任一的一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将棒状磁性纳米颗粒与癌细胞在培养皿中共培养一定时间；
S2、将共培养后的培养皿放置线圈圆管(4)中间及托台(1)装置上，使得培养皿整体都在线圈圆管(4)内部，打开外接电源(3)，按照实验设计的时间的分别进行磁疗(机械疗法与热疗协同作用)；
S3、将培养皿在托台(1)中放置一定的时间点后，取出培养皿在显微镜下观察该低频磁场的治疗效果。
5.如权利要求4所述的一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置使用方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述磁性纳米颗粒需与癌细胞共培养的时间至少为2-4h。
6.如权利要求1所述的一种用于肿瘤机械疗和热疗的低频磁场发生装置，其特征在于，所述步骤S3中所述磁疗时间的参数为2-6h。
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