一种显影栓塞材料及其制备方法与流程

本发明涉及自显影栓塞材料技术领域，尤其涉及一种显影栓塞材料及其制备方法。

背景技术：

血管性介入治疗(Transcatheter arterial embolization,TAE)是在医学影像设备的引导下，将血管栓塞材料和抗肿瘤药物经插入到动脉中的细小导管递送到靶标病灶部位，并堵塞血管，切断血供，发挥血管栓塞治疗的作用。血管性介入治疗具有定位准确、微创性、可重复性强、见效快和并发症发生率低等特点，已广泛应用于无法进行手术切除的肿瘤治疗中。

由于传统栓塞材料无法自显影，为实现栓塞材料的显影，目前临床上栓塞介入治疗常用的方法是手术前将显影剂和栓塞材料进行混合使用。然而，外加显影剂的显示区域只能表示此处有显影剂，无法直接表示此处有栓塞剂，显影结果无法全面反映栓塞材料的真实情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种显影栓塞材料及其制备方法。本发明提供的显影栓塞材料中的显影剂和基体材料结合牢固，使得显影结果能够全面反映栓塞材料的真实情况。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种显影栓塞材料的制备方法，包括如下步骤：

将电喷液电喷至收集液中，得到显影栓塞材料；

所述电喷液为海藻酸钠和钽粉的混合溶液，所述收集液为钙盐溶液。

优选的，所述钽粉的粒径为5～500nm。

优选的，所述海藻酸钠在电喷液中的质量浓度为1～10％；

所述钽粉在电喷液中的质量浓度为2～50％。

优选的，所述钙盐为氯化钙、次氯酸钙、硫酸钙、硫酸氢钙、亚硫酸氢钙、磷酸钙、磷酸二氢钙、碳酸钙、碳酸氢钙、溴化钙和碘化钙中的一种或几种；

所述钙盐溶液的浓度为0.1～0.8mol/L。

优选的，所述电喷液和收集液的体积比为1:(10～100)。

优选的，所述电喷过程中电喷液的推注速度为0.1～50mL/hr；

电喷用喷头内径为0.1～3mm，所述喷头与收集液液面的距离为2～25cm；

电喷的电压为3～30KV。

本发明还提供了任意一种上述技术方案所述制备方法得到的显影栓塞材料，所述显影栓塞材料为负载钽粉的海藻酸钙微球，以海藻酸钙为基质，所述钽粉分散于海藻酸钙基质内部和/或表面。

优选的，所述海藻酸钙和钽粉的质量比为1:(1～30)。

优选的，所述负载钽粉的海藻酸钙微球的粒径为100～2000μm。

本发明提供了一种显影栓塞材料及其制备方法。本发明使用电喷技术制备显影栓塞材料能够实现材料使用过程的自显影，能够保证显影剂钽粉和微球基质的时空一致性，进而保证显影过程的均一性。本发明中当电喷液以混合液滴的形式喷射至氯化钙溶液中时，钙离子快速扩散至混合液滴中，海藻酸钠中的钠离子与钙离子发生离子交换反应，从而使得海藻酸钠液滴形成固态海藻酸钙微球；由于显影剂钽粉与海藻酸钠溶液已提前混合均匀，钽粉颗粒在微球中分布均匀，并且在凝胶化过程中由于生成的显影栓塞材料间的粘结力的作用将其固定牢固。

根据本发明实施例的效果记载可知，本发明提供的显影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，微球直径约为300～1000微米；微球粒径随喷头内径增大而随之增大，随着喷雾电压减少而增大；X射线不透性随着钽粉含量的变化而变化，相对信号强度约为5167～7706。此外，在大耳兔右肾动脉栓塞实验中，栓塞的三周时间内栓塞微球的密度和亮度不随时间而发生变化，说明自显影栓塞微球能够进行牢固的肾动脉栓塞，不会发生异位栓塞。

附图说明

图1本发明实施例所用喷雾装置的原理示意图；

图2本发明实施例1得到的显影栓塞材料的显微照片；

图3本发明实施例2中微球直径与喷头内径尺寸的关系；

图4本发明实施例2中0.26mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图5本发明实施例2中0.41mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图6本发明实施例2中0.84mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图7本发明实施例2中1.19mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图8本发明实施例3中微球直径与喷头电压的关系；

图9本发明实施例3中14KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图10本发明实施例3中10KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图11本发明实施例3中5KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图12本发明实施例3中3KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；

图13不同喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的X射线不透性检测结果；

图14不同钽粉含量得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的X射线不透性检测结果。

具体实施方式

本发明提供了一种显影栓塞材料的制备方法，包括如下步骤：

将电喷液电喷至收集液中，得到显影栓塞材料；

所述电喷液为海藻酸钠和钽粉的混合溶液，所述收集液为钙盐溶液。

本发明将电喷液电喷至氯化钙溶液中，得到显影栓塞材料。本发明所述电喷液为海藻酸钠和钽粉的混合溶液。在本发明中，所述钽粉的粒径优选为5～500nm，更优选为50～400nm，最优选为200～300nm。本发明对所述钽粉的来源没有任何的特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的钽粉即可，具体的如市售的钽粉。本发明采用钽粉作为显影剂不仅能够防止显影剂在治疗过程中被代谢消耗，保证显影的准确性和持久性，还具有健康、无毒的优点。

在本发明中，所述电喷液的溶剂优选为水。在本发明中，所述海藻酸钠在电喷液中的质量浓度优选为1～10％，更优选为2～8％，最优选为4～6％；所述钽粉在电喷液中的质量浓度优选为2～50％，更优选为10～40％，最优选为20～30％。在本发明中，所述钽粉以微小颗粒的形式分散于海藻酸钠溶液中。

在本发明中，所述钙盐为氯化钙、次氯酸钙、硫酸钙、硫酸氢钙、亚硫酸氢钙、磷酸钙、磷酸二氢钙、碳酸钙、碳酸氢钙、溴化钙和碘化钙中的一种或几种；所述钙盐溶液为氯化钙的水溶液。在本发明中，所述钙盐溶液的浓度优选为0.1～0.8mol/L，更优选为0.2～0.6mol/L，最优选为0.3～0.4mol/L。

在本发明中，所述电喷液和收集液的体积比优选为1:(10～100)，更优选为1:(20～80)，最优选为1:(40～60)。

在本发明中，所述电喷优选在静电喷雾装置中进行。作为本发明的一个具体实施例，所述静电喷雾装置的运行原理如图1所示：将电喷液装入进样装置，利用高压电源控制的喷雾装置经喷嘴喷出，经过置于喷头下方的环形电圈调整电喷液的喷射范围，喷到收集皿中的收集液中，得到显影栓塞混合液。

本发明在所述电喷过程中，优选对所述收集液进行搅拌，防止未固化完全的电喷栓塞材料互相粘连。在本发明中，所述氯化钙溶液即为所述收集液。本发明对所述搅拌的方式没有任何的特殊要求，采用手动搅拌即可。本发明对所述搅拌的速率没有任何的特殊要求，能够防止收集皿中的材料粘连即可。

在本发明中，所述高压电源优选为直流电源，连接喷头，所述收集皿连接地线，施加所述直流电压后，在收集皿与喷头之间产生高压电场，同时在电喷液中也产生大量同种电荷，同种电荷之间产生静电斥力；当静电斥力大于溶液的表面张力时，电喷液在静电斥力的作用下分裂成微米级液滴，然后喷射至收集液中；当电喷液进入到收集液中时，钙离子快速扩散至混合液滴中，海藻酸钠中的钠离子与钙离子发生离子交换反应，从而使得海藻酸钠液滴交联形成固态海藻酸钙微球；由于显影剂钽粉与海藻酸钠溶液已提前混合均匀，因此显影剂钽粉颗粒在微球中分布均匀且固定牢固。

在本发明中，所述电喷过程中电喷液的推注速度优选为0.1～10mL/hr，更优选为1～8mL/hr，最优选为4～6mL/hr；电喷用喷头内径优选为0.1～3mm，更优选为0.5～2.5mm，最优选为1～2mm；所述喷头与收集液液面的距离优选为2～25cm，更优选为5～20cm，最优选为10～15cm；电喷的电压优选为3～30KV，更优选为5～25KV，最优选为10～20KV。在本发明中，所述电喷的电压是指控制喷头的电压。

本发明优选在所述喷头下方设置一个环形电圈，以调整电喷液的喷射范围。在本发明中，所述环形电圈与喷头的距离优选为1～3cm，更优选为1.5～2.5cm，最优选为2cm；所述环形电圈的直径优选为5～20cm，更优选为10～15cm，最优选为12～13cm。本发明优选以独立于控制喷头的电源之外的电源对所述环形电圈施加电压；所述环形电圈上的电压优选为0～10KV，更优选为2～8KV，最优选为4～6KV。

将电喷液电喷至收集液中之后，本发明优选将得到的收集液静置，以使得得到的显影栓塞材料固化的更为充分。在本发明中，所述静置的时间优选为1～3小时，更优选为1.5～2.5小时，最优选为2小时。

本发明优选在所述静置结束后，从静置液中收集所述显影栓塞材料。在本发明中，所述收集优选通过离心处理的方式实现；所述离心处理的离心速率优选为2000～4000rpm，更优选为2500～3500rpm，最优选为3000rpm；所述离心处理的时间优选为1～10min，更优选为2～8min，最优选为4～6min。

本发明优选对收集到的显影栓塞材料进行清洗，以得到的纯净的显影栓塞材料。在本发明中，所述清洗优选为水洗；所述水洗的次数优选为3～10次，更优选为5～8次，最优选为6次。

在本发明中，得到的显影栓塞材料优选可以在真空状态下或者浸没于水中进行保存。在本发明中，保存所述显影栓塞材料的温度优选为-5～-3℃，更优选为-4℃。

本发明还提供了一种上述任意技术方案所述制备方法得到的显影栓塞材料，包括海藻酸钙微球和负载在所述海藻酸钙微球表面和/或内部的钽粉。在本发明中，所述钽粉通过对其进行包覆的海藻酸钙间的粘结性能进行牢固的固定。

在本发明中，所述海藻酸钙和钽粉的质量比优选为1:(1～30)，更优选为1:(5～25)，最优选为1:(10～20)。在本发明中，所述负载钽粉的海藻酸钙微球的粒径优选为100～2000μm，更优选为200～1500μm，最优选为500～1000μm。

下面结合实施例对本发明提供的显影栓塞材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

用包含10wt％粒径为50nm的钽粉和2wt％海藻酸钠的水溶液作为电喷溶液放入静电喷雾设备的进样装置，将样品推注速度调节为0.5mL/hr。以0.6mol/L的氯化钙溶液作为收集液，收集液置于喷头正下方9cm处，同时缓缓搅动收集液。喷头下方2cm放置环形电圈来调整电喷液滴的范围。喷头的内径为0.18mm，喷头连接一个直流高压电源，电压调节为10KV。环形电圈连接另一高压电源，电压调节为2KV。地线连接至收集皿。接通两个直流高压电源，电喷液在静电斥力的作用下分裂成粒径均一的微米级液滴，喷射至收集皿中与收集液进行反应，一步形成负载钽粉颗粒的海藻酸钙微球溶液。反应完成后，将海藻酸钙微球静置2hr使其充分固化。将固化后的物质以3000rpm的转速进行离心5分钟，收集显影栓塞材料——负载钽粉的海藻酸钙微球。收集好的显影栓塞材料用去离子水洗涤5次，分散在去离子水中-4℃保存。

本发明用光学显微镜观测分散在水中的微球，结果如图2所示，图2为本发明实施例1得到的显影栓塞材料的显微照片。由图2可知，本实施例得到的显影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，平均粒径约为330μm(样本容量n>300)。

实施例2

本实施例仅用来列举部分例子，表明可以通过调控静电喷雾喷头内径尺寸得到不同粒径的负载钽粉的海藻酸钙微球，能够适应血管栓塞过程中对不同粒径材料的使用需求。

除了改变喷头内径尺寸外，其余制备方法均与实施例1一致。本实施例将喷头内径从0.18mm、0.26mm、0.41mm、0.84mm增大到1.19mm，实验结果如图3所示，图3为本发明实施例2中微球直径与喷头内径尺寸的关系。由图3可知，当保持静电喷雾的其他参数不变时，栓塞微球的粒径仅随喷头内径增大而随之增大，当喷头内径从0.18mm、0.26mm、0.41mm、0.84mm增大到1.19mm时，栓塞微球的粒径随之从330±6μm、457±11μm、537±12μm、994±30μm增大到1122±45μm。

本发明还对本实施例不同喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的形貌进行了显微测试，具体的喷头内径为0.18mm时的微球的形貌如图1所示(即实施例1产品)，喷头内径为0.26mm、0.41mm、0.84mm和1.19mm时的微球的形貌顺次如图4～7所示，其中图4为本发明实施例2中0.26mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图5为本发明实施例2中0.41mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图6为本发明实施例2中0.84mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图7为本发明实施例2中1.19mm喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌。

实施例3

本实施例仅用来列举部分例子，表明可以通过调控静电喷雾喷头电压得到不同粒径的负载钽粉的海藻酸钙微球，能够适应血管栓塞过程中对不同粒径材料的使用需求。

喷头内径为0.26mm时，除了改变喷头电压外，其余制备方法均与实施例1一致。本实施例分别控制喷头电压为14KV、10KV、5KV和3KV，实验结果如图8所示，图8为本发明实施例3中微球直径与喷头电压的关系。由图8可知，当保持静电喷雾的其他参数不变时，栓塞微球的的粒径随着喷雾电压减少而增大，当电压从14KV、10KV、5KV减小到3KV时，栓塞微球的粒径从414±11μm、457±11μm、1081±47μm增大到1709±44μm。

本发明还对本实施例不同喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的形貌进行了显微测试，具体的喷头电压为14KV、10KV、5KV减小到3KV时的微球的形貌顺次如图9～12所示，其中图9为本发明实施例3中14KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图10为本发明实施例3中10KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图11为本发明实施例3中5KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌；图12为本发明实施例3中3KV喷头电压得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的显微形貌。

实施例4

将实施例2中不同喷头内径制备得到的栓塞微球以相同体积的微球放入24孔板中，用小动物成像仪的X射线成像系统(IVIS Lumina XR system)来检测显影微球的X射线不透性，结果如图13所示，图13为不同喷头内径得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的X射线不透性检测结果，图13上方分别为相同钽粉含量不同粒径微球在X射线下的照片，下方为成像系统根据相应微球照片的亮度计算的相对信号强度，信号强度分别为6991、6490、6142、6333和6415。

在本实施例中，信号强度的差异是由于不同尺寸的微球放置到24孔板中时微球大小会影响放置的数量以及微球间的间隙，最终导致测量的数据不一致。理论分析表明，由于初始电喷液中钽粉的含量是一样的，得到的不同尺寸的单个微球的X-ray结果应当一致。

实施例5

本实施例仅用来列举部分例子，表明自显影负载钽粉的海藻酸钙微球的X射线不透性可以通过对钽粉含量进行调控而进行控制，从而可以制备适应不同使用需求的栓塞微球。

除了改变钽粉含量外，其余制备方法均与实施例1一致。本实施例分别调节钽粉质量含量为6％、10％和15％，得到的负载钽粉的海藻酸钙微球在X射线下的不透性检测结果如图14所示，图14为不同钽粉含量得到的负载钽粉的海藻酸钙微球的X射线不透性检测结果，图14上方分别为不同钽粉含量微球在X射线下的照片，下方为成像系统根据相应微球照片的亮度计算的相对信号强度，信号强度分别为5167、6490、7706。图14中最后一列为常用医用显影剂碘克沙醇，其相对信号强度为7355。

实施例6

自显影负载钽粉的海藻酸钙微球的应用

取体重2.5kg，三个半月大的日本大耳白兔，试验前12小时禁食、水。兔麻醉后仰卧位固定，右侧腹股沟备皮并消毒，切开腹股沟皮肤，暴露右侧股动脉并用止血钳分离暴露的股动脉，两端套上丝线，提起两端丝线，使股动脉与周围肌肉组织分离。然后用穿刺针穿刺股动脉后经穿刺针直接置入同轴微导管，将微导管置于腹主动脉。手推显影剂造影，明确右肾动脉开口后将微导管经腹主动脉选择插管至右肾动脉，推注显影剂碘海醇，使右肾动脉造影，经微导管将自显影栓塞微球注入右肾动脉，使末梢动脉栓塞。操作结束撤管后结扎穿刺点远端股动脉，缝合后继续饲养。

自显影微球栓塞以后，大耳兔精神状态与饮食正常，无不良反应。为检查栓塞微球的栓塞情况，在栓塞结束后进行CT复查。在大耳兔右肾动脉栓塞后第1周、第2周和第3周进行CT扫描，CT结果显示在栓塞的三周时间内可以清晰的看见自显影栓塞微球，同时栓塞微球的密度和亮度不随时间而发生变化，实验结果说明自显影栓塞微球能够进行牢固的肾动脉栓塞，不会发生异位栓塞。在进行CT扫描的同时也进行DR检查，实验结果和CT结果类似，可以明显看到被栓塞的右肾动脉血管在图中呈现为黑色状，而在左边的则没有该现象，CT和DR的检查结果表明自显影栓塞微球具有良好的显影能力，且在X射线下的显影效果良好。

大耳兔在右肾动脉栓塞1周、2周、3周三个节点进行复查后被处死，将左右肾脏取出，观察其颜色和表面情况。未栓塞的左肾颜色鲜红表面光滑有弹性；而栓塞的右肾萎缩发白，表面凸凹不平，广泛纤维化，为凝固性坏死表现。由此可以证明本发明的自显影微球栓塞效果良好。

由以上实施例可知，本发明提供了一种显影栓塞材料及其制备方法。本发明使用电喷技术制备显影栓塞材料能够实现材料使用过程的自显影，能够保证显影剂钽粉和微球基质的时空一致性，进而保证显影过程的均一性。本发明中当电喷溶液以混合液滴的形式喷射至氯化钙溶液中时，钙离子快速扩散至混合液滴中，海藻酸钠中的钠离子与钙离子发生离子交换反应，从而使得海藻酸钠液滴交联形成固态海藻酸钙微球；由于显影剂钽粉与海藻酸钠溶液已提前混合均匀，因此显影剂钽粉颗粒在微球中分布均匀且固定牢固。

根据本发明实施例的效果记载可知，本发明提供的显影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，微球直径约为300～1000微米；微球粒径随喷头内径增大而随之增大，随着喷雾电压减少而增大；X射线不透性随着钽粉含量的变化而变化，相对信号强度约为5167～7706。

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。