一种肿瘤光热切除装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种肿瘤光热切除装置，属于医疗检测【技术领域】，所述装置包括X射线源、X射线热辐射器、光谱型温度传感器、射线强度控制器，所述光谱型温度传感器与射线强度控制器的一端连接，射线强度控制器的另一端与X射线源连接，所述光谱型温度传感器、射线强度控制器和X射线源位于生物体外，所述X射线热辐射器位于生物体内，本实用新型有益效果为既可以杀死肿瘤细胞，又不损害正常细胞。
【专利说明】一种肿瘤光热切除装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种肿瘤光热切除装置，属于医疗检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着人们生活压力的日益加剧，恶性肿瘤已经成为严重威胁我国乃至全世界人民生命与健康的头号杀手。自1896年以来，利用高能放射线(如X射线等)的照射摧毁恶性细胞的放射疗法自首次报导以来，一直是应用最广泛，最有效的治疗方法。为防止肿瘤的复发，放疗通常需要一定的疗程来增加总辐射剂量。然而，高剂量的放射线在杀死肿瘤细胞的同时，肿瘤周围的正常组织同样也不可避免地会受到损害，从而产生各种副作用，甚至病变。为此，人们急切期待能够发展一种最小创伤、低剂量、短时间内杀死肿瘤细胞而不伤害正常组织的新型治疗技术。
[0003]为了克服放射疗法的不足，近年来依托纳米技术已发展出多种全新的肿瘤治疗方法。其中，光热切除疗法(PTA)就是最热门的方法之一。该方法采用经生物耦联的光致热纳米粒子为治疗试剂，利用近红外激光作为激发源。当纳米粒子与肿瘤细胞绑定后，在红外激光照射下，粒子所释放的热量促使肿瘤细胞自身温度很快升高到45°C以上，从而轻而易举地将其杀死。而在此过程中，由于热量的释放仅局限在纳米粒子周围很小范围内，且正常细胞的耐热温度要高于肿瘤细胞，因此，光热疗法对肿瘤周围正常组织并无伤害，有望彻底摆脱放射线对人体的危害。
[0004]然而，就目前的PTA研究而言，即使采用最大波长的红外光激发，其在生物组织内的有效作用范围仍然仅局限于生物表皮组织以内，且随着透射深度的增大，激发光能量也迅速降低。因此，当前的PTA技术仍然具有很大的局限性。如何提高这种优秀方法的治疗效率，已成为目前PTA研究急需解决的一个重要问题。
[0005]针对这一问题，利用X射线代替红外激光器，并与高灵敏度的X射线致热纳米粒子相结合，可构成一种基于X射线致热技术的肿瘤光热切除系统。虽然在放射治疗过程中，X射线的辐射量对人体有很大危害，但是日常生活中我们所接触到的X射线辐射剂量却远远低于能够对人体健康产生影响的剂量值，如安检、CT等。即使CT扫描，其剂量标准也仅为35mGy/次，还不到单次放疗剂量的1/60，安检的辐射剂量就更低了。如此低剂量的辐射在穿透人体被部分吸收后，却仍然足以激发人体后方增感屏(CT设备的一部分)中的X射线荧光粒子，并使其发出高强度的可见光，并依此对人体组织内部进行探测。这说明X射线荧光粒子具有远远高于人体组织细胞的超高X射线吸收能力，并可以高效地将其转换为光能。如果能对现有X射线荧光粒子进行改造，使其进一步具备将X射线能量高效转换为热能的性能，就可以获得一种全新的X射线致热纳米粒子。当把它准确定位于肿瘤细胞周围时，只需要进行安全的微剂量X射线辐射，就可能在短时间内产生足以杀死肿瘤细胞的热量。
【发明内容】
[0006]本实用新型通过改进现有肿瘤光热切除装置，解决了上述问题。[0007]本实用新型提供了一种肿瘤光热切除装置，所述装置包括X射线源、X射线热辐射器、光谱型温度传感器、射线强度控制器，所述光谱型温度传感器与射线强度控制器的一端连接，射线强度控制器的另一端与X射线源连接，所述光谱型温度传感器、射线强度控制器和X射线源位于生物体外,所述X射线热辐射器位于生物体内。
[0008]本实用新型所述X射线热辐射器优选为包括X射线致热粒子、温度敏感型X射线发光粒子、氨基修饰的二氧化硅壳层；
[0009]所述氨基修饰的二氧化硅壳层包覆温度敏感型X射线发光粒子和X射线致热粒子；或氨基修饰的二氧化硅壳层包覆温度敏感型X射线发光粒子，温度敏感型X射线发光粒子包覆X射线致热粒子。
[0010]本实用新型所述光谱型温度传感器优选为包括荧光接收器、光纤、光谱仪、信号处理与显示系统，所述荧光接收器通过光纤与光谱仪的一端连接，光谱仪的另一端与信号处理与显示系统连接。
[0011]本实用新型所述光谱型温度传感器优选为包括准直透镜1、光纤、准直透镜I1、程控立体光栅组、光电探测器阵列、计算机，所述准直透镜I通过光纤与准直透镜II的一侧连接，准直透镜II的另一侧通过程控立体光栅组与光电探测器阵列的一端连接，光电探测器阵列的另一端与计算机连接。
[0012]本实用新型所述装置工作方式为-X射线源发出波长为0.001?0.1nm的X射线穿透生物组织并激发位于肿瘤上的X射线热辐射器，X射线热辐射器升温后发出可见光或红外光辐射改变肿瘤温度，可见光或红外光辐射通过光谱型温度传感器转换成电信号后传输至射线强度控制器，通过射线强度控制器控制X射线源的辐射强度，将温度控制在足以杀死肿瘤细胞的合理范围内。
[0013]本实用新型适用于肿瘤热切除。
[0014]本实用新型所述温度敏感型X射线发光粒子优选为稀土离子掺杂的氧化物、硫化物或硫氧化物纳米粒子，所述氧化物、硫化物或硫氧化物的阳离子为Mg、Al、S1、Ca、T1、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Cd、In、Sn、Sb、Ba 和 La 中的至少一种。
[0015]本实用新型所述掺杂的稀土离子优选为Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种，在X射线的激发下，发射光波长在350?1600nm范围内可调。
[0016]本实用新型所述X射线致热粒子优选为氧化物、硫化物或硫氧化物纳米粒子，所述氧化物、硫化物或硫氧化物的阳离子为金属阳离子。
[0017]本实用新型所述阳离子优选为Fe、Co、Y、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er、Tm和Yb中的至少一种,在X射线激发下,可产生热福射。
[0018]本实用新型所述X射线致热粒子的粒径优选为5?lOOnm。
[0019]本实用新型当所述氨基修饰的二氧化硅壳层包覆温度敏感型X射线发光粒子和X射线致热粒子时，温度敏感型X射线发光粒子粒径优选为5?IOOnm ;当温度敏感型X射线发光粒子包覆X射线致热粒子时，温度敏感型X射线发光粒子壳层厚度优选为5?50nm。
[0020]本实用新型所述氨基修饰的二氧化硅壳层厚度优选为2?30nm。
[0021]本实用新型所述粒子粒径和壳层厚度的选择有利于放入生物体内。
[0022]本实用新型有益效果为:
[0023]①微剂量X射线源发出的X射线穿透生物表皮到达病变组织，X射线热辐射器将微剂量X射线辐射能量高效转换为足以杀死肿瘤细胞的热能，杀死肿瘤细胞，同时通过光谱型温度传感器和射线强度控制器实时监控辐射能量，防止肿瘤周边温度过高，损害正常组织细胞；
[0024]②光谱型温度传感器可对X射线发光粒子发射的光谱进行快速检测，转换成温度数值，传输至射线强度控制器，有利于对病变组织周围温度的实时监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本实用新型附图5幅，
[0026]图1为肿瘤光热切除装置的结构示意图；
[0027]图2为实施例1中X射线热辐射器的结构示意图；
[0028]图3为实施例2中X射线热辐射器的结构示意图；
[0029]图4为实施例1中光谱型温度传感器的结构示意图；
[0030]图5为实施例2中光谱型温度传感器的结构示意图；
[0031]其中，1、X射线源，2、X射线热辐射器，21、X射线致热粒子，22、温度敏感型X射线发光粒子，23、氨基修饰的二氧化硅壳层，3、光谱型温度传感器，311、荧光接收器，32、光纤，331、光谱仪，341、信号处理与显示系统，312、准直透镜I，332、准直透镜II，342、程控立体光栅组，352、光电探测器阵列，362、计算机，4、射线强度控制器。
【具体实施方式】
[0032]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
[0033]实施例1
[0034]一种肿瘤光热切除装置，包括X射线热辐射器2、光谱型温度传感器3、射线强度控制器4、X射线源I，所述光谱型温度传感器3包括荧光接收器311、光纤32、光谱仪331、信号处理与显示系统341，所述荧光接收器311通过光纤32与光谱仪331的一端连接，光谱仪331的另一端与信号处理与显示系统341连接，X射线源I通过射线强度控制器4与信号处理与显示系统341连接，所述X射线源1、射线强度控制器4、光谱型温度传感器3位于生物体外。所述X射线热辐射器2包括X射线致热粒子21、温度敏感型X射线发光粒子壳层22、氨基修饰的二氧化硅壳层23，所述氨基修饰的二氧化硅壳层23内设置温度敏感型X射线发光粒子22壳层，温度敏感型X射线发光粒子22壳层内设置X射线致热粒子21，所述X射线热辐射器2位于生物体内。
[0035]所述X射线热辐射器的制备方法如下:
[0036]①X射线致热粒子的制备:
[0037]将150mmol NaEt2CNS2.3H20 溶于 1000ml 乙醇得到溶液 I，将 50mmol TmCl3 溶于250ml乙醇得到溶液II，将溶液I与溶液II混合后搅拌30min，过滤得到白色固体，用乙醇和蒸馏水依次洗涤5次，用氯仿重结晶，60°C干燥12h，得到Tm(S2CNEt2)3 ;将IOmmolTm(S2CNEt2)3和320ml乙腈加入到400ml的聚四氟乙烯高压釜中，200°C恒温12h后自然冷却至室温，过滤得到橘黄色固体，用乙醇洗涤5次，8°C真空度IOPa干燥10h，得到粒径为30nm的Tm2S3纳米X射线致热粒子。[0038]②温度敏感型X射线发光粒子包裹X射线致热粒子的制备:
[0039]将150mmol NaEt2CNS2.3H20 溶于 IOOOml 乙醇得到溶液 III，将 50mmol YC13、lmmol ErCl3>lmmol YbCl3溶于250ml乙醇得到溶液IV，将溶液III与溶液IV混合后搅拌30min，过滤得到白色固体，用乙醇和蒸馏水依次洗涤5次，用氯仿重结晶，60°C干燥12h，得至Ij Y-Er-Yb (S2CNEt2) 3 ;将 IOmmol Y-Er-Yb (S2CNEt2) 3、IOmmol Tm2S3 纳米 X 射线致热粒子、320ml乙腈混合超声分散IOmin后加入到400ml的聚四氟乙烯高压釜中，200°C恒温12h后自然冷却至室温，过滤得到固体，用乙醇洗涤5次，8°C真空度IOPa干燥10h，得到粒径为60nm的Y2S3 = Er, Yb包覆Tm2S3纳米X射线致热-发光复合粒子。
[0040]③表面二氧化硅壳层包覆:
[0041 ] 将3g聚乙烯吡咯烷酮、50ml水、40ml氨水用乙醇定容至500ml得到溶液V，将
0.5g Y2S3IEr, YbiTm2S3纳米X射线致热_发光复合粒子分散到溶液V中，将0.2ml正硅酸乙酯用乙醇定容至300ml得到溶液VI，将0.2ml3-氨基三乙氧基硅烷用乙醇定容至200ml得到溶液VL将溶液V在500rpm搅拌下加入溶液VI，搅拌3h加入溶液VL继续搅拌Ih后离心，得到粒径为IOOnm的SiO2包覆的Y2S3 = Er, Yb包覆Tm2S3纳米X射线热辐射器。
[0042]实施例2
[0043]一种肿瘤光热切除装置，包括X射线热辐射器2、光谱型温度传感器3、射线强度控制器4、X射线源I，所述光谱型温度传感器包括准直透镜I 312、光纤32、准直透镜II 332、程控立体光栅组342、光电探测器阵列352、计算机362，所述准直透镜I 312通过光纤32与准直透镜II 332的一侧连接，准直透镜II 332的另一侧通过程控立体光栅组342与光电探测器阵列352的一端连接，光电探测器阵列352的另一端与计算机362连接，X射线源I通过射线强度控制器4与计算机362连接，所述X射线源1、射线强度控制器4、光谱型温度传感器3位于生物体外。所述X射线热辐射器2包括X射线致热粒子21、温度敏感型X射线发光粒子22、氨基修饰的二氧化硅壳层23，所述氨基修饰的二氧化硅壳层23内设置温度敏感型X射线发光粒子22和X射线致热粒子21，所述X射线热辐射器2位于生物体内。
[0044]所述X射线热辐射器的制备方法如下:
[0045]①X射线致热粒子的制备:
[0046]将150mmol NaEt2CNS2.3H20 溶于 1000ml 乙醇得到溶液 I，将 50mmol YbCl3 溶于250ml乙醇得到溶液II，将溶液I与溶液II混合后搅拌30min，过滤得到白色固体，用乙醇和蒸馏水依次洗涤5次，用氯仿重结晶，60°C干燥12h，得到Yb(S2CNEt2)3 ;将IOmmolYb(S2CNEt2)JP 320ml乙腈加入到400ml的聚四氟乙烯高压釜中，200°C恒温12h后自然冷却至室温，过滤得到橘黄色固体，用乙醇洗涤5次，8°C真空度IOPa干燥10h，得到粒径为50nm的Yb2S3纳米X射线致热粒子。
[0047]②温度敏感型X射线发光粒子的制备:
[0048]将50mmol硝酸镧、3mmol硝酸镱、Immol硝酸钦溶于IOOOml去离子水得到试剂III,将150g尿素、20g乙二胺四乙酸二钠加入到溶液III搅匀得到溶液IV，将溶液IV 500rpm下60°C搅拌Ih后离心，得到白色固体，去离子水洗涤5次，70°C干燥，800°C焙烧2h，得到粒径为50nm的La2O3 = Ho, Yb纳米X射线发光粒子。
[0049]③表面二氧化硅壳层包覆:
[0050]将3g聚乙烯吡咯烷酮、50ml水、40ml氨水用乙醇定容至500ml得到溶液V，将0.5g Yb2S3纳米X射线致热粒子、0.5g La2O3IH0, Yb纳米X射线发光粒子分散到溶液V中，将0.2ml正硅酸乙酯用乙醇定容至300ml得到溶液VI，将0.2ml3-氨基三乙氧基硅烷用乙醇定容至200ml得到溶液VL将溶液V在500rpm搅拌下加入溶液VI，搅拌3h加入溶液VL继续搅拌Ih后离心，得到粒径为140nm的SiO2包覆La203:Ho，Yb-Yb2S3纳米X射线热辐射器。
【权利要求】
1.一种肿瘤光热切除装置，所述装置包括X射线源(l)、x射线热辐射器(2)、光谱型温度传感器(3)、射线强度控制器(4)，所述光谱型温度传感器(3)与射线强度控制器(4)的一端连接，射线强度控制器(4)的另一端与X射线源(I)连接，所述光谱型温度传感器(3)、射线强度控制器(4)和X射线源(I)位于生物体外，所述X射线热辐射器(2)位于生物体内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述X射线热辐射器(2)包括X射线致热粒子(21)、温度敏感型X射线发光粒子(22)、氨基修饰的二氧化硅壳层(23)； 所述氨基修饰的二氧化硅壳层(23)包覆温度敏感型X射线发光粒子(22)和X射线致热粒子(21);或氨基修饰的二氧化硅壳层(23)包覆温度敏感型X射线发光粒子(22)，温度敏感型X射线发光粒子(22)包覆X射线致热粒子(21)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述光谱型温度传感器(3)包括荧光接收器(311)、光纤(32)、光谱仪(331)、信号处理与显示系统(341)，所述荧光接收器(311)通过光纤(32)与光谱仪(331)的一端连接，光谱仪(331)的另一端与信号处理与显示系统(341)连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述光谱型温度传感器(3)包括准直透镜I (312)、光纤(32)、准直透镜II (332)、程控立体光栅组(342)、光电探测器阵列(352)、计算机(362)，所述准直透镜I (312)通过光纤(32)与准直透镜II (332)的一侧连接，准直透镜II (332 )的另一侧通过程控立体光栅组(342 )与光电探测器阵列(352 )的一端连接，光电探测器阵列(352)的另一端与计算机(362)连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述X射线致热粒子(21)粒径为5?lOOnm。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:当所述氨基修饰的二氧化硅壳层(23)包覆温度敏感型X射线发光粒子(22)和X射线致热粒子(21)时，温度敏感型X射线发光粒子(22)粒径为5?IOOnm;当温度敏感型X射线发光粒子(22)包覆X射线致热粒子(21)时，温度敏感型X射线发光粒子(22)壳层厚度为5?50nm。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述氨基修饰的二氧化硅壳层(23)厚度为2?30nm。
【文档编号】A61N5/10GK203494072SQ201320604002
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】付姚, 段晓龙, 邢明铭, 张楠, 罗昔贤 申请人:大连海事大学