专利名称：：羰基铁粉的新用途的制作方法
技术领域：
：本发明涉及肿瘤磁感应治疗用磁性介质领域，尤其是涉及一种羰基铁粉的用途。
背景技术：
：肿瘤是导致人类死亡最主要的疾病之一，治疗肿瘤的研究始终是医学界最关注的重点和热点。传统的肿瘤治疗方法是手术、放疗和化疗。早期肿瘤可以采用手术治疗，但通常只10%20%的肿瘤病人有机会手术，并且手术容易给病人带来较大的痛苦，术后容易复发和转移；大部分病人确诊时肿瘤已属中晚期，而放疗和化疗在杀灭肿瘤细胞的同时也破坏正常细胞，毒副作用较大。医学工程学及医学物理技术的迅速发展加速了物理治疗临床化进度，高新物理治疗技术在肿瘤的临床治疗中发挥巨大的作用，各种物理治疗手段如射线、电、光、超声、射频和微波等越来越多地应用到肿瘤临床治疗领域，特别是融合多学科先进技术的综合治疗手段(介入治疗、化疗、靶向热疗、微纳米技术等)的联合应用，从而有望进一步提高肿瘤临床治疗效果和患者的生存质量。近年来，迅速发展的肿瘤磁感应热疗技术将“铁磁材料交变磁场下感应升温”的基本物理原理应用于肿瘤的临床治疗。崭新的治疗理念、治疗的精确靶向性、激发主动免疫的生物医学特异性基研究的高度交叉融合等突出优势，使得该治疗发放具有极为重要的理论价值和应用前景，并有望再肿瘤的临床治疗上取得突破。磁感应热疗是一种组织内靶向热疗，有望克服目前热疗技术存在的诸多局限性。磁感应热疗包含两个步骤，首选是将磁性颗粒导入到肿瘤组织中，然后将肿瘤部位暴露于外加的交变磁场中，肿瘤组织中的磁性粒子就会在交变磁场诱导下生热，起到组织内靶向热疗的作用。根据如何将铁磁颗粒导入到肿瘤组织内的途径，磁感应热疗的研究已经衍生了4个分支，分别是动脉栓塞热疗、直接注射热疗、细胞内热疗和组织内种植热疗。目前除了组织内种植热疗已经用于临床治疗前列腺癌、神经系统肿瘤以及其他肿瘤的热疗外，其他几种磁感应热疗技术仍处于临床前研究阶段。在动脉栓塞热疗中，由于磁感应热疗的基本治疗机理是铁磁材料在交变磁场下感应升温的物理学特性，因此选择合适的热介质是磁感应热疗的基本问题。对于磁感应栓塞热疗介质除满足良好的生物相容性和磁滞升温要求外，介质尺度也是影像疗效的关键因素。目前动脉栓塞热疗的栓塞材料的研究主要集中在Y-Fe2O3和Fe3O4，颗粒的尺度可以是微米级的磁微球或是纳米级的磁液体，一些研究结果表明纳米级介质会渗入静脉回流而影响疗效。目前采用的直接注射热疗用纳米级铁氧体或辅以高分子材料包覆，上述材料的尺度、安全性和加热效率均不能满足磁感应栓塞热疗临床应用的要求。
发明内容本发明的目的是提供羰基铁粉的新用途。本发明所提供的羰基铁粉的新用途是羰基铁粉在制备磁感应热疗用的磁性介质(热疗介质)中的应用。其中，所述羰基铁粉的直径可为150μm，优选直径为110μm。所述磁感应热疗用的磁性介质具体可为动脉栓塞磁感应热疗用的磁性介质。所述磁性介质为羰基铁粉与碘化油的混悬液。所述混悬液中羰基铁粉的浓度可为10100mg/ml，优选浓度范围为20IOOmg/mL,最优选为60mg/mLo与现有技术相比，本发明提供的羰基铁粉用于动脉栓塞磁感应热疗介质，可以有效避免介质进入静脉回流而影响疗效，安全性好，并且羰基铁粉具有良好的生物相容性不需对其进行表面修饰，通过升温试验可以证明采用该介质具有很好的升温效果，因而疗效好。图1为实施例1中不同浓度羰基铁粉_碘化油混悬液在磁场强度为IlOGs时的升温状况的示意图。图2为实施例1中不同浓度羰基铁粉-碘化油混悬液在磁场电流强度为IlOGs时最高温度的示意图。图3为实施例1中羰基铁粉_碘化油混悬液升温与剂量的相关性的示意图。图4为实施例2中60mg/ml羰基铁粉-碘化油混悬液在不同磁场强度下的升温状况的示意图。具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。本发明提供的羰基铁粉与碘化油制成的混悬液可以用于肿瘤磁感应热疗，特别是动脉栓塞热疗的磁介质。羰基铁粉一碘化油混悬液在交变磁场作用下的产热效果试验实施例1、不同浓度的羰基铁粉_碘化油混悬液在一定的外加交变磁场下升温状况的测定羰基铁粉_碘化油混悬液的制备称取30、40、50、60、70mg羰基铁粉，粒径范围为110μm，分别放置于Iml离心管中，每个离心管中各加入Iml碘化油，超声混合5min，再用Iml微量加样器反复抽提，直至羰基铁粉与碘化油形成均勻的混悬液。具体测定浓度对羰基铁粉_碘化油混悬液升温状况的影响将不同浓度羰基铁粉-碘化油混悬液置于小型磁感应实验装置的恒温夹套中，将两根热电偶一根插入离心管中，检测混悬液温度；另一根插入恒温夹套中，检测环境温度。设置磁场电流强度为llOGs，控制环境温度在37°C左右，记录不同浓度混悬液的升温状况。不同浓度的羰基铁粉-碘化油混悬液在一定的外加交变磁场下升温状况表明，在磁场电流强度为IlOGs时，羰基铁粉-碘化油混悬液随着浓度的升高，升温越明显(见图1)，在磁场下所能达到的最高温度越高(见图2)。通过对第3min、IOmin的各浓度的混悬液所达到的温度与其对应浓度作直线回归与相关分析，可得出羰基铁粉在升温过程中和达到最高温度时，混悬液浓度和其对应的温度成正直线相关关系(P3min=0.0059；P10min=0.0040)，且线性关系较好(r3min=0.943；r10min=0.956)(见图3)。实施例2、羰基铁粉_碘化油混悬液在不同外加交变磁场下升温状况的测定将浓度为60mg/ml的羰基铁粉-碘化油混悬液按照实施例1中的实验方法，分别检测混悬液在磁场电流强度为50、80、IlOGs下的升温状况。结论一定浓度的羰基铁粉_碘化油混悬液在不同外加交变磁场下升温状况的测定羰基铁粉-碘化油混悬液浓度为60mg/ml时，随着磁场强度的增加，混悬液升温更加明显，并且在IlOGs的电流强度下，混悬液所能达到的最高温度明显高于在SOGs和50Gs电流强度下的最高温度(见图4)。微米级磁性粒子在交变磁场下，通过磁滞现象或Neel松弛的机制(磁矢量在磁场中的重排)产热。单位质量相同成分的磁性粒子(亚磁畴粒子)在相同交变磁场下的产热率是多畴粒子的1000倍以上，因此，可以判定微米级磁颗粒是一种比较理想的热介质。将羰基铁粉-碘化油混悬液按不同浓度放在交变磁场下，当磁场电流固定不变时，随着混悬液浓度的升高，温度上升越快，平稳时温度越高，而监测的环境温度并没有变化。通过对各浓度混悬液在上升期(3min)和平台期(IOmin)的温度作直线并进行线性回归和相关分析，可以看出羰基铁粉在升温过程中和达到最高温度时，混悬液浓度与升高温度是呈直线关系的，并且呈较好的线性相关关系(见图3)。这提示我们可以通过控制混悬液浓度来实现加温的控制。而将一定浓度的羰基铁粉_碘化油混悬液放在交变磁场下，随着磁场强度的升高，温度上升越快，且平稳时温度越高，而监测的环境温度并没有变化。由此可以得出，本实施例选用的羰基铁粉_碘化油混悬液在交变磁场作用下产热效果好，发热性能稳定。并且在混悬液浓度为60mg/ml，磁场强度为IlOGs时，可以达到理想的肿瘤治疗温度(45°C以上)。实施例3、羰基铁粉细胞毒性试验实验分组A.阴性对照组(RPIM-1640培养基)；B.10mg/ml-100%浸提液组(10mg/ml羰基铁粉、100%浸提液)；C.10mg/ml-50%浸提液组(10mg/ml羰基铁粉、50%浸提液)；D.阳性对照组(64g/L苯酚溶液)实验方法羰基铁粉浸提液的制备根据国家标准GB/T16886.521997(医疗器械生物学评价标准第5部分细胞毒性试验体外法)规定材料表面积与浸提介质体积比应为(0.5-6)cm2/ml。将羰基铁粉(粒径范围为110μm)用RPIM-1640培养液浸提，置于37°C培养箱浸提24h。细胞培养和MTT法检测将L-929细胞(购自北京协和细胞库，目录号L929)进行体外培养，经过传代达到生长情况稳定。取对数生长期的该细胞，0.25%胰酶消化后制成细胞悬液，以1XIO4个/ml的细胞浓度接种于96孔培养板(200μ1/孔，η=8)，每孔接种2XIO3个细胞，置于5%CO2,37°C培养箱中培养48h。观察细胞贴壁良好，弃去原培养液，每块培养板按阴性对照，不同组别实验组，阳性对照，空白对照划区分组换液，每组8孔。常规放置于5%CO2,37°C培养箱中培养。将培养2天、4天、7天的细胞(每2天换液一次)进行MTT法检测。在96孔板细胞培养孔中加入5mg/mlMTT(20μ1/孔)后继续培养4h，弃去原液加入DMSO150μ1/孔，震荡培养板15min，待蓝紫色结晶溶出后使用酶联免疫检测仪在490nm波长测定各孔的吸光度值(0D值)。细胞毒级依中华人民共和国国家标准GB/T16886.10-20050《医疗器械生物学评价第5部分体外细胞毒性试验》分类。实验结果见表1-3。表1各组培养2d的OD值、细胞增殖度及细胞毒级G士s，η=8)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2各组培养4d的OD值、细胞增殖度及细胞毒级G士s，η=8)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3各组培养7d的OD值、细胞增殖度及细胞毒级G士s，η=8)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表1，2，3可以看出，在各组培养的第2、4、7天，100%浸提液组培养细胞毒级均为1，50%浸提液组培养细胞毒级分别为0或1，与阴性对照组相比均无明显差异。由此可以说明本试验所检测的羰基铁粉基本无细胞毒性作用。本实施例对不同浓度的羰基铁粉浸提液分别进行了细胞毒性评价(表1，2，3)。用不同浓度的羰基铁粉浸提液对小鼠成纤维细胞L-929进行培养，在第2、4、7天，100%浸提液组培养细胞毒级分别为1，与阴性对照组相比均无明显差异，50%浸提液组培养细胞毒级分别为0或1。由此可以说明本试验所检测的羰基铁粉基本无细胞毒性作用，具有良好的细胞相容性，符合生物体应用的基本要求，证实了羰基铁粉具有人体应用的生物安全基础。实施例4、羰基铁粉对大鼠血液的影响实验对象=Wistar雄鼠(体重200g左右)15只，随机分为两组。一组为PBS缓冲液注射组(对照组)，6只；另一组为羰基铁粉末(粒径范围为110μm)-PBS混悬液注射组(实验组)，9只。实验方法将高压灭菌的羰基铁粉与PBS缓冲液按30mg/ml的比例配制。实验组注射一次，注射量为2.5ml/kg，对照组注射相同量的PBS缓冲液。两组均采用尾静脉注射。采血注射后第三天，所有大鼠用无水乙醚麻醉，眼球取血，对照组与实验组每只取2ml血不加抗凝剂，3000转/min，离心IOmin后取Iml血清做血液生化指标测试；另取2滴血抗凝测试白血球、红血球数及血红蛋白含量。病理学检查取血后，处死大鼠，取肝、肾组织，10%甲醛固定，行病理学检查。由表4实验组和对照组血液生化指标的结果比较可以看出大鼠经尾静脉注射后，实验组的谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、肌酐(CREA)、尿素(UREA)、尿酸(UA)含量与对照组无统计学差异(P>0.05)。这表明羰基铁粉对大鼠尾静脉注射后没有引起血液生化指标值的改变，对血液大鼠的肝肾功能无明显影响。表4实验组和对照组血液生化指标的结果比较<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>74<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5实验组和对照组白血球、红血球数及血红蛋白含量的结果比较<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表5实验组和对照组白血球、红血球数及血红蛋白含量的结果比较可以看出大鼠经尾静脉注射后，其中实验组的白细胞数、红细胞数及血红蛋白含量与对照组无统计学差异(P>0.05)。这表明羰基铁粉对大鼠尾静脉注射后白细胞数、红细胞数及血红蛋白含量没有改变，未引起免疫反应。本实施例结果显示，尾静脉注射羰基铁粉的PBS混悬液没有引起大鼠肝、肾功能的生化指标变化(表4)，未引起大鼠红细胞数、白细胞数和血红蛋白含量的改变(表5)，组织学检查结果显示尾静脉注射羰基铁粉-PBS混悬液3d后的大鼠肝、肾组织未出现明显损伤及炎症反应。这表明，羰基铁粉注入血液后，并未引起免疫反应，也没有对肝、肾功能造成影响，具有很好的生物相容性。因此，在用羰基铁粉进行动脉栓塞时，不会引起血液学指标的变化，以及肝、肾毒性。实施例5、肝动脉选择栓塞新西兰大白兔2_3kg(10只，雌性)，随机分成两组A组实验组(5只)插导管注射羰基铁粉_碘化油混悬液；B组对照组(5只)仅插导管不注射混悬液。术前24小时禁食。实验组动物采用2%戊巴比妥钠耳缘静脉注射全身麻醉，将兔仰卧固定于手术台，左侧腹股沟区脱毛，消毒、铺巾，切开皮肤，钝性分离出股动脉长约2cm，近、远端各穿4号线1根，远端结扎后提起，18G塑料套管针刺入股动脉，推出针芯见鲜红色血液喷出，轻提近端丝线可减少出血，沿塑料套管针置入微导管和导丝并接防返流阀。选择性将导管插入腹腔动脉，造影证实后，导管超选择插入至肝固有动脉，缓慢注射60mg/ml的羰基铁粉(粒径范围为110μm)-碘化油混悬液0.8-1.Oml，注射结束后，退出导管，股动脉结扎，局部缝合，肌肉注射青霉素G40万单位，3天，关笼饲养。动脉介入过程中可以通过导管注入利多卡因抑制血管痉挛。热疗动脉栓塞8小时后，将实验组动物用2%戊巴比妥钠耳缘静脉注射麻醉，取上腹部正中切口切开腹腔，充分暴露肝脏，分别在肝组织缺血部位以及直肠部位插入热电偶监测温度变化。将动物置于小型磁感应实验装置下，设置磁场强度为llOGs，300kHz，加热20min左右。病理组织学检查热疗结束后将实验组兔全部处死，对照组随机抽取2只兔子处死，立即取正常肝组织于10%甲醛中溶液浸泡，石蜡包埋，切片，HE染色和普鲁士蓝染色，行病理组织学检查。动脉介入栓塞结果腹腔动脉造影显示其有两大分支一支是左下走行的胃脾动脉，输送血液至胃和脾；另一支是向右上走行的胃肝动脉，输送血液至胃、肝、胰和一部分十二指肠，此动脉在约0.5cm-l.Ocm处分出左、中、右三个分支，其中，右支的内侧支(5/8)或中间支的外侧支(3/8)为肝脏和胆囊的供血动脉，即肝固有动脉。肝固有动脉分为肝左动脉与肝右动脉，胆囊动脉发自肝右动脉，肝左动脉多数是肝固有动脉的直接延续。外加交变磁场热疗结果加热20分钟后，实验组肝组织升温速度平均为0.111士0.050°C/s，直肠升温速度平均0.001士0.oorc/S，各测温点温度升高度数见表6。边缘肝组织温度在加热开始时立即升温，在加热5分钟左右时可升至42°C以上，在加热至20分钟时，有实验组动物肝组织温度甚至升至50°C以上，但各动物直肠温度变化较小，整个加热过程均不超过28°C。对照组未出现明显升温。表6外加交变磁场下实验组兔肝组织及直肠在各个时间点测得的温度<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>病理学检查结果HE染色后，可见在羰基铁粉颗粒沉积的周围有组织坏死。普鲁士蓝染色观察，可见羰基铁粉在肝动脉血导管内聚集，并且有部分铁粉进入肝窦、肝索、Disse腔。还有羰基铁粉进入肝细胞，甚至进入肝细胞核。而对照组未见铁粉分布。上述实施例表明其在外加交变磁场中具有良好产热性能，经肝动脉栓塞后，体内经诱导加热亦能使肝组织在20分钟内达肿瘤治疗温度(45°C以上)。本实施例测温结果显示，羰基铁粉_碘化油混悬液在体内平均每分钟约上升6°C左右，升温效果明显。纵上可知，羰基铁粉及羰基铁粉与碘化油混悬液可以应用于肿瘤动脉栓塞磁感应热疗中的磁性介质，采用羰基铁粉的直径为110μm，浓度为60mg/ml的羰基铁粉一碘化油混悬液用于动脉栓塞磁感应热疗介质可以有效避免介质进入静脉回流而影响疗效，安全性好，并且羰基铁粉具有良好的生物相容性不需对其进行表面修饰，通过升温试验可以证明采用该介质具有很好的升温效果，因而疗效好。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。权利要求羰基铁粉在制备磁感应热疗用的磁性介质中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述羰基铁粉的直径为150μm。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于所述羰基铁粉的直径为110μm。4.根据权利要求1-3中任一所述的应用，其特征在于所述磁感应热疗用的磁性介质为动脉栓塞磁感应热疗用的磁性介质。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述动脉栓塞磁感应热疗用的磁性介质为羰基铁粉与碘化油的混悬液。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于所述混悬液中羰基铁粉的浓度为10lOOmg/ml。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述混悬液中羰基铁粉的浓度为20lOOmg/ml。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于所述混悬液中羰基铁粉的浓度为60mg/ml。全文摘要本发明公开了羰基铁粉的新用途。该新用途是羰基铁粉在制备肿瘤磁感应热疗用的磁性介质中的应用。所述羰基铁粉的直径可为1～50μm，优选直径为7～10μm。与现有技术相比，本发明提供的羰基铁粉用于动脉栓塞磁感应热疗介质，可以有效避免介质进入静脉回流而影响疗效，安全性好，并且羰基铁粉具有良好的生物相容性不需对其进行表面修饰，通过升温试验可以证明采用该介质具有很好的升温效果，因而疗效好。文档编号A61B18/06GK101810886SQ201010128060公开日2010年8月25日申请日期2010年3月17日优先权日2010年3月17日发明者唐劲天,张晓冬,江薇,王晓文,赵凌云申请人:清华大学