一种压电抗肿瘤材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于医用抗肿瘤材料技术领域，具体涉及一种压电抗肿瘤材料及其制备方法与应用。

背景技术：

目前，癌症作为人类死亡的主要原因之一，受到广泛的关注。目前临床上治疗癌症的手段是利用手术直接切除肿瘤病变区域，但是很容易造成边缘部位肿瘤细胞的残留，因此不仅需要植入体填充手术部位，还需要辅助物理或化学治疗用来杀死残留的肿瘤细胞。其中物理治疗中的电疗在抗肿瘤方面起着很重要作用，它是利用内置电极产生电场进行杀肿瘤，但是因为外接电器携带不方便，插入探头易对患者造成二次伤害。因此，开发出植入体自身产生电场进行抗肿瘤将极大的推进肿瘤治疗的进程。

由于压电材料具有的压电性，即在一定方向受到外力作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而产生电场。将压电材料用作抗肿瘤材料，当利用自身产生的电场就可抗肿瘤，简单便捷，抗肿瘤效果好。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种压电抗肿瘤材料。本发明的抗肿瘤材料具有压电性，稳定性好，其可利用自身产生的电场达到抗癌性强的效果，无需外接电器。

本发明的另一目的在于提供上述压电抗肿瘤材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述压电抗肿瘤材料的应用。该材料用于医用抗肿瘤植入材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种压电抗肿瘤材料包括压电材料。

所述压电抗肿瘤材料优选为极化处理后的压电材料，特别是带正电荷的压电材料。

所述压电材料为铌酸钾钠陶瓷钛酸钡或pvdf中一种以上。

所述压电抗肿瘤材料的压电常数为-120pc/n～+120pc/n，优选为+70～+90pc/n，在该范围内具有较好的抗肿瘤效果。

所述肿瘤优选为大鼠骨肉瘤细胞(umr106)、人黑色素瘤细胞(a375)，本发明的抗肿瘤材料对大鼠骨肉瘤细胞(umr106)、人黑色素瘤细胞(a375)都具有较好的抗肿瘤效果。

所述压电抗肿瘤材料的制备方法，包括以下步骤：

将压电材料采用直流电压进行极化，得到压电抗肿瘤材料。所述极化的温度为25～35℃，为常温极化。极化时间为10～30min。所述直流电压为1kv～2.5kv。所述极化采用铜片作为电极。

所述压电抗肿瘤植入体材料用于医用抗肿瘤植入材料。

本发明利用压电材料(如：铌酸钾钠压电陶瓷材料)的压电性，即在一定方向受到外力作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而产生电场达到抗肿瘤的效果。

所述抗肿瘤压电材料铌酸钾钠陶瓷，属于斜方相和四方相共存，具有中心不对称结构，引起陶瓷内极化方向不同，产生压电性。同时它无铅，稳定性好，具有良好的生物相容性和机械性能，可促进蛋白吸附和细胞粘附，是一种良好的植入材料。同时人体内是一个复杂的电学环境，在骨是生长、重建和损伤修复中发挥着重要的作用。因此大力发展环境友好型的无铅压电陶瓷抗肿瘤材料，具有重大的社会和经济意义。压电材料在极化后，材料内部的电畴由之前的杂乱无章的状态转变为朝着特定方向的状态，同时在两个相对表面上出现正负相反电荷，从而产生电场达到抗肿瘤效果。

本发明的压电抗肿瘤材料不依据外借植入电极来抗肿瘤，而是依靠压电陶瓷材料的压电性，在极化电压作用下，依靠机体的机械压力在材料的两个相对表面上出现正负相反的电荷，向周围组织产生电信号，也不需要外电源，是良好的电活性材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的压电抗肿瘤材料制备工艺简单、稳定性好、机械性能高、不含铅无污染及生物相容性良好；

(2)本发明的压电抗肿瘤材料在受到机体机械力的作用时，在两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而产生电场，无需外接电极就可以达到高效抗肿瘤的效果；

(3)本发明的压电抗肿瘤材料在不同的极化条件下产生的抗肿瘤效果不一样，极化条件的调节便捷、易达到。

本发明的压电抗肿瘤材料具有良好的压电性、良好的生物相容性、安全性高、稳定性好，抗肿瘤性能显著。压电材料广泛应用于医学抗肿瘤材料领域，具有长效抗肿瘤的效果。

附图说明

图1为实施例1～3中压电材料的抗肿瘤效果的测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步地具体详细的描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

一种压电陶瓷：未极化处理的铌酸钾钠压电陶瓷的压电常数为0pc/n，命名为knn0。

实施例2

一种压电抗肿瘤材料的制备方法，包括以下步骤：

将铌酸钾钠陶瓷材料(直径为10mm，厚度为3mm)在空气中直接采用直流电压进行极化，得到压电抗肿瘤材料；所述直流极化电压为1.5kv/cm，极化时间为15min，上下铜片为极化的电极。根据极化方向的不同，所述压电抗肿瘤材料的压电常数为+30pc/n、-30pc/n，分别命名为knn+30、knn-30。

实施例3

一种压电抗肿瘤材料的制备方法，包括以下步骤：

将铌酸钾钠陶瓷材料在空气中直接采用直流电压进行极化，得到压电抗肿瘤材料；所述直流极化电压为2.5kv/cm，极化时间为30min，上下铜片为极化的电极。根据极化方向的不同，所述压电抗肿瘤材料的压电常数为+70pc/n、-70pc/n，分别命名为knn+70、knn-70。

实施例4抗肿瘤效果测试

同时为了验证本发明达到的抗肿瘤效果，具体的抗肿瘤实验方案如下：

步骤一，细胞培养基的配置

完全培养基包含以下组分制成的：基础培养基、血清、双抗，体积比为89:10:1。

步骤二，细胞复苏

将冻存的癌细胞解冻，并和培养基进行共混后离心，将上清液倒出，剩下的细胞用培养基进行吹打分散，再转移到培养瓶中进行培养；第二天进行细胞换液。

步骤三，细胞传代

当培养瓶的细胞长到80～90％，将培养基倒出，向培养瓶中加入pbs缓冲液洗去残留的培养基，将pbs倒出后，向培养瓶中加入胰酶，放入培养箱1min进行消化，然后加入培养基终止消化，并进行吹打，制备细胞悬液；将细胞悬液进行离心，去除上清液，加入培养基进行吹打分散，再分别转移到两瓶培养瓶中进行培养。细胞复苏后需传代一次，才能进行种板。

步骤四，细胞种板

将实施例1～3压电抗肿瘤材料放入48孔板中，将细胞消化下来进行计数，并配得细胞悬液浓度为1×10⁴cells/ml，每个孔加入500μl细胞悬液，分别培养1和3天。在相应的时间节点，吸出孔板中的培养基，加入用培养基配好的cck-8试剂，在co2培养箱中培养1～4h，取出培养基放于98孔板中，用酶标仪测出od值。

实施例1～3所制备的压电抗肿瘤材料的抗肿瘤性能测试结果如图1所示。从图中可知压电常数为+70pc/n的压电材料具有最好的抗肿瘤的性能。

上述实施例仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的实施方式的限定，在该领域上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此不一一赘述。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，均应包含在本发明保护范围之内。