一種顯影栓塞材料及其製備方法與流程

2024-02-14 16:49:15

本發明涉及自顯影栓塞材料技術領域，尤其涉及一種顯影栓塞材料及其製備方法。

背景技術：

血管性介入治療(Transcatheter arterial embolization,TAE)是在醫學影像設備的引導下，將血管栓塞材料和抗腫瘤藥物經插入到動脈中的細小導管遞送到靶標病灶部位，並堵塞血管，切斷血供，發揮血管栓塞治療的作用。血管性介入治療具有定位準確、微創性、可重複性強、見效快和併發症發生率低等特點，已廣泛應用於無法進行手術切除的腫瘤治療中。

由於傳統栓塞材料無法自顯影，為實現栓塞材料的顯影，目前臨床上栓塞介入治療常用的方法是手術前將顯影劑和栓塞材料進行混合使用。然而，外加顯影劑的顯示區域只能表示此處有顯影劑，無法直接表示此處有栓塞劑，顯影結果無法全面反映栓塞材料的真實情況。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種顯影栓塞材料及其製備方法。本發明提供的顯影栓塞材料中的顯影劑和基體材料結合牢固，使得顯影結果能夠全面反映栓塞材料的真實情況。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種顯影栓塞材料的製備方法，包括如下步驟：

將電噴液電噴至收集液中，得到顯影栓塞材料；

所述電噴液為海藻酸鈉和鉭粉的混合溶液，所述收集液為鈣鹽溶液。

優選的，所述鉭粉的粒徑為5～500nm。

優選的，所述海藻酸鈉在電噴液中的質量濃度為1～10％；

所述鉭粉在電噴液中的質量濃度為2～50％。

優選的，所述鈣鹽為氯化鈣、次氯酸鈣、硫酸鈣、硫酸氫鈣、亞硫酸氫鈣、磷酸鈣、磷酸二氫鈣、碳酸鈣、碳酸氫鈣、溴化鈣和碘化鈣中的一種或幾種；

所述鈣鹽溶液的濃度為0.1～0.8mol/L。

優選的，所述電噴液和收集液的體積比為1:(10～100)。

優選的，所述電噴過程中電噴液的推注速度為0.1～50mL/hr；

電噴用噴頭內徑為0.1～3mm，所述噴頭與收集液液面的距離為2～25cm；

電噴的電壓為3～30KV。

本發明還提供了任意一種上述技術方案所述製備方法得到的顯影栓塞材料，所述顯影栓塞材料為負載鉭粉的海藻酸鈣微球，以海藻酸鈣為基質，所述鉭粉分散於海藻酸鈣基質內部和/或表面。

優選的，所述海藻酸鈣和鉭粉的質量比為1:(1～30)。

優選的，所述負載鉭粉的海藻酸鈣微球的粒徑為100～2000μm。

本發明提供了一種顯影栓塞材料及其製備方法。本發明使用電噴技術製備顯影栓塞材料能夠實現材料使用過程的自顯影，能夠保證顯影劑鉭粉和微球基質的時空一致性，進而保證顯影過程的均一性。本發明中當電噴液以混合液滴的形式噴射至氯化鈣溶液中時，鈣離子快速擴散至混合液滴中，海藻酸鈉中的鈉離子與鈣離子發生離子交換反應，從而使得海藻酸鈉液滴形成固態海藻酸鈣微球；由於顯影劑鉭粉與海藻酸鈉溶液已提前混合均勻，鉭粉顆粒在微球中分布均勻，並且在凝膠化過程中由於生成的顯影栓塞材料間的粘結力的作用將其固定牢固。

根據本發明實施例的效果記載可知，本發明提供的顯影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，微球直徑約為300～1000微米；微球粒徑隨噴頭內徑增大而隨之增大，隨著噴霧電壓減少而增大；X射線不透性隨著鉭粉含量的變化而變化，相對信號強度約為5167～7706。此外，在大耳兔右腎動脈栓塞實驗中，栓塞的三周時間內栓塞微球的密度和亮度不隨時間而發生變化，說明自顯影栓塞微球能夠進行牢固的腎動脈栓塞，不會發生異位栓塞。

附圖說明

圖1本發明實施例所用噴霧裝置的原理示意圖；

圖2本發明實施例1得到的顯影栓塞材料的顯微照片；

圖3本發明實施例2中微球直徑與噴頭內徑尺寸的關係；

圖4本發明實施例2中0.26mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖5本發明實施例2中0.41mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖6本發明實施例2中0.84mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖7本發明實施例2中1.19mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖8本發明實施例3中微球直徑與噴頭電壓的關係；

圖9本發明實施例3中14KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖10本發明實施例3中10KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖11本發明實施例3中5KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖12本發明實施例3中3KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；

圖13不同噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的X射線不透性檢測結果；

圖14不同鉭粉含量得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的X射線不透性檢測結果。

具體實施方式

本發明提供了一種顯影栓塞材料的製備方法，包括如下步驟：

將電噴液電噴至收集液中，得到顯影栓塞材料；

所述電噴液為海藻酸鈉和鉭粉的混合溶液，所述收集液為鈣鹽溶液。

本發明將電噴液電噴至氯化鈣溶液中，得到顯影栓塞材料。本發明所述電噴液為海藻酸鈉和鉭粉的混合溶液。在本發明中，所述鉭粉的粒徑優選為5～500nm，更優選為50～400nm，最優選為200～300nm。本發明對所述鉭粉的來源沒有任何的特殊要求，採用本領域技術人員所熟知的鉭粉即可，具體的如市售的鉭粉。本發明採用鉭粉作為顯影劑不僅能夠防止顯影劑在治療過程中被代謝消耗，保證顯影的準確性和持久性，還具有健康、無毒的優點。

在本發明中，所述電噴液的溶劑優選為水。在本發明中，所述海藻酸鈉在電噴液中的質量濃度優選為1～10％，更優選為2～8％，最優選為4～6％；所述鉭粉在電噴液中的質量濃度優選為2～50％，更優選為10～40％，最優選為20～30％。在本發明中，所述鉭粉以微小顆粒的形式分散於海藻酸鈉溶液中。

在本發明中，所述鈣鹽為氯化鈣、次氯酸鈣、硫酸鈣、硫酸氫鈣、亞硫酸氫鈣、磷酸鈣、磷酸二氫鈣、碳酸鈣、碳酸氫鈣、溴化鈣和碘化鈣中的一種或幾種；所述鈣鹽溶液為氯化鈣的水溶液。在本發明中，所述鈣鹽溶液的濃度優選為0.1～0.8mol/L，更優選為0.2～0.6mol/L，最優選為0.3～0.4mol/L。

在本發明中，所述電噴液和收集液的體積比優選為1:(10～100)，更優選為1:(20～80)，最優選為1:(40～60)。

在本發明中，所述電噴優選在靜電噴霧裝置中進行。作為本發明的一個具體實施例，所述靜電噴霧裝置的運行原理如圖1所示：將電噴液裝入進樣裝置，利用高壓電源控制的噴霧裝置經噴嘴噴出，經過置於噴頭下方的環形電圈調整電噴液的噴射範圍，噴到收集皿中的收集液中，得到顯影栓塞混合液。

本發明在所述電噴過程中，優選對所述收集液進行攪拌，防止未固化完全的電噴栓塞材料互相粘連。在本發明中，所述氯化鈣溶液即為所述收集液。本發明對所述攪拌的方式沒有任何的特殊要求，採用手動攪拌即可。本發明對所述攪拌的速率沒有任何的特殊要求，能夠防止收集皿中的材料粘連即可。

在本發明中，所述高壓電源優選為直流電源，連接噴頭，所述收集皿連接地線，施加所述直流電壓後，在收集皿與噴頭之間產生高壓電場，同時在電噴液中也產生大量同種電荷，同種電荷之間產生靜電斥力；當靜電斥力大於溶液的表面張力時，電噴液在靜電斥力的作用下分裂成微米級液滴，然後噴射至收集液中；當電噴液進入到收集液中時，鈣離子快速擴散至混合液滴中，海藻酸鈉中的鈉離子與鈣離子發生離子交換反應，從而使得海藻酸鈉液滴交聯形成固態海藻酸鈣微球；由於顯影劑鉭粉與海藻酸鈉溶液已提前混合均勻，因此顯影劑鉭粉顆粒在微球中分布均勻且固定牢固。

在本發明中，所述電噴過程中電噴液的推注速度優選為0.1～10mL/hr，更優選為1～8mL/hr，最優選為4～6mL/hr；電噴用噴頭內徑優選為0.1～3mm，更優選為0.5～2.5mm，最優選為1～2mm；所述噴頭與收集液液面的距離優選為2～25cm，更優選為5～20cm，最優選為10～15cm；電噴的電壓優選為3～30KV，更優選為5～25KV，最優選為10～20KV。在本發明中，所述電噴的電壓是指控制噴頭的電壓。

本發明優選在所述噴頭下方設置一個環形電圈，以調整電噴液的噴射範圍。在本發明中，所述環形電圈與噴頭的距離優選為1～3cm，更優選為1.5～2.5cm，最優選為2cm；所述環形電圈的直徑優選為5～20cm，更優選為10～15cm，最優選為12～13cm。本發明優選以獨立於控制噴頭的電源之外的電源對所述環形電圈施加電壓；所述環形電圈上的電壓優選為0～10KV，更優選為2～8KV，最優選為4～6KV。

將電噴液電噴至收集液中之後，本發明優選將得到的收集液靜置，以使得得到的顯影栓塞材料固化的更為充分。在本發明中，所述靜置的時間優選為1～3小時，更優選為1.5～2.5小時，最優選為2小時。

本發明優選在所述靜置結束後，從靜置液中收集所述顯影栓塞材料。在本發明中，所述收集優選通過離心處理的方式實現；所述離心處理的離心速率優選為2000～4000rpm，更優選為2500～3500rpm，最優選為3000rpm；所述離心處理的時間優選為1～10min，更優選為2～8min，最優選為4～6min。

本發明優選對收集到的顯影栓塞材料進行清洗，以得到的純淨的顯影栓塞材料。在本發明中，所述清洗優選為水洗；所述水洗的次數優選為3～10次，更優選為5～8次，最優選為6次。

在本發明中，得到的顯影栓塞材料優選可以在真空狀態下或者浸沒於水中進行保存。在本發明中，保存所述顯影栓塞材料的溫度優選為-5～-3℃，更優選為-4℃。

本發明還提供了一種上述任意技術方案所述製備方法得到的顯影栓塞材料，包括海藻酸鈣微球和負載在所述海藻酸鈣微球表面和/或內部的鉭粉。在本發明中，所述鉭粉通過對其進行包覆的海藻酸鈣間的粘結性能進行牢固的固定。

在本發明中，所述海藻酸鈣和鉭粉的質量比優選為1:(1～30)，更優選為1:(5～25)，最優選為1:(10～20)。在本發明中，所述負載鉭粉的海藻酸鈣微球的粒徑優選為100～2000μm，更優選為200～1500μm，最優選為500～1000μm。

下面結合實施例對本發明提供的顯影栓塞材料及其製備方法進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護範圍的限定。

實施例1

用包含10wt％粒徑為50nm的鉭粉和2wt％海藻酸鈉的水溶液作為電噴溶液放入靜電噴霧設備的進樣裝置，將樣品推注速度調節為0.5mL/hr。以0.6mol/L的氯化鈣溶液作為收集液，收集液置於噴頭正下方9cm處，同時緩緩攪動收集液。噴頭下方2cm放置環形電圈來調整電噴液滴的範圍。噴頭的內徑為0.18mm，噴頭連接一個直流高壓電源，電壓調節為10KV。環形電圈連接另一高壓電源，電壓調節為2KV。地線連接至收集皿。接通兩個直流高壓電源，電噴液在靜電斥力的作用下分裂成粒徑均一的微米級液滴，噴射至收集皿中與收集液進行反應，一步形成負載鉭粉顆粒的海藻酸鈣微球溶液。反應完成後，將海藻酸鈣微球靜置2hr使其充分固化。將固化後的物質以3000rpm的轉速進行離心5分鐘，收集顯影栓塞材料——負載鉭粉的海藻酸鈣微球。收集好的顯影栓塞材料用去離子水洗滌5次，分散在去離子水中-4℃保存。

本發明用光學顯微鏡觀測分散在水中的微球，結果如圖2所示，圖2為本發明實施例1得到的顯影栓塞材料的顯微照片。由圖2可知，本實施例得到的顯影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，平均粒徑約為330μm(樣本容量n>300)。

實施例2

本實施例僅用來列舉部分例子，表明可以通過調控靜電噴霧噴頭內徑尺寸得到不同粒徑的負載鉭粉的海藻酸鈣微球，能夠適應血管栓塞過程中對不同粒徑材料的使用需求。

除了改變噴頭內徑尺寸外，其餘製備方法均與實施例1一致。本實施例將噴頭內徑從0.18mm、0.26mm、0.41mm、0.84mm增大到1.19mm，實驗結果如圖3所示，圖3為本發明實施例2中微球直徑與噴頭內徑尺寸的關係。由圖3可知，當保持靜電噴霧的其他參數不變時，栓塞微球的粒徑僅隨噴頭內徑增大而隨之增大，當噴頭內徑從0.18mm、0.26mm、0.41mm、0.84mm增大到1.19mm時，栓塞微球的粒徑隨之從330±6μm、457±11μm、537±12μm、994±30μm增大到1122±45μm。

本發明還對本實施例不同噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的形貌進行了顯微測試，具體的噴頭內徑為0.18mm時的微球的形貌如圖1所示(即實施例1產品)，噴頭內徑為0.26mm、0.41mm、0.84mm和1.19mm時的微球的形貌順次如圖4～7所示，其中圖4為本發明實施例2中0.26mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖5為本發明實施例2中0.41mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖6為本發明實施例2中0.84mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖7為本發明實施例2中1.19mm噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌。

實施例3

本實施例僅用來列舉部分例子，表明可以通過調控靜電噴霧噴頭電壓得到不同粒徑的負載鉭粉的海藻酸鈣微球，能夠適應血管栓塞過程中對不同粒徑材料的使用需求。

噴頭內徑為0.26mm時，除了改變噴頭電壓外，其餘製備方法均與實施例1一致。本實施例分別控制噴頭電壓為14KV、10KV、5KV和3KV，實驗結果如圖8所示，圖8為本發明實施例3中微球直徑與噴頭電壓的關係。由圖8可知，當保持靜電噴霧的其他參數不變時，栓塞微球的的粒徑隨著噴霧電壓減少而增大，當電壓從14KV、10KV、5KV減小到3KV時，栓塞微球的粒徑從414±11μm、457±11μm、1081±47μm增大到1709±44μm。

本發明還對本實施例不同噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的形貌進行了顯微測試，具體的噴頭電壓為14KV、10KV、5KV減小到3KV時的微球的形貌順次如圖9～12所示，其中圖9為本發明實施例3中14KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖10為本發明實施例3中10KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖11為本發明實施例3中5KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌；圖12為本發明實施例3中3KV噴頭電壓得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的顯微形貌。

實施例4

將實施例2中不同噴頭內徑製備得到的栓塞微球以相同體積的微球放入24孔板中，用小動物成像儀的X射線成像系統(IVIS Lumina XR system)來檢測顯影微球的X射線不透性，結果如圖13所示，圖13為不同噴頭內徑得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的X射線不透性檢測結果，圖13上方分別為相同鉭粉含量不同粒徑微球在X射線下的照片，下方為成像系統根據相應微球照片的亮度計算的相對信號強度，信號強度分別為6991、6490、6142、6333和6415。

在本實施例中，信號強度的差異是由於不同尺寸的微球放置到24孔板中時微球大小會影響放置的數量以及微球間的間隙，最終導致測量的數據不一致。理論分析表明，由於初始電噴液中鉭粉的含量是一樣的，得到的不同尺寸的單個微球的X-ray結果應當一致。

實施例5

本實施例僅用來列舉部分例子，表明自顯影負載鉭粉的海藻酸鈣微球的X射線不透性可以通過對鉭粉含量進行調控而進行控制，從而可以製備適應不同使用需求的栓塞微球。

除了改變鉭粉含量外，其餘製備方法均與實施例1一致。本實施例分別調節鉭粉質量含量為6％、10％和15％，得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球在X射線下的不透性檢測結果如圖14所示，圖14為不同鉭粉含量得到的負載鉭粉的海藻酸鈣微球的X射線不透性檢測結果，圖14上方分別為不同鉭粉含量微球在X射線下的照片，下方為成像系統根據相應微球照片的亮度計算的相對信號強度，信號強度分別為5167、6490、7706。圖14中最後一列為常用醫用顯影劑碘克沙醇，其相對信號強度為7355。

實施例6

自顯影負載鉭粉的海藻酸鈣微球的應用

取體重2.5kg，三個半月大的日本大耳白兔，試驗前12小時禁食、水。兔麻醉後仰臥位固定，右側腹股溝備皮並消毒，切開腹股溝皮膚，暴露右側股動脈並用止血鉗分離暴露的股動脈，兩端套上絲線，提起兩端絲線，使股動脈與周圍肌肉組織分離。然後用穿刺針穿刺股動脈後經穿刺針直接置入同軸微導管，將微導管置於腹主動脈。手推顯影劑造影，明確右腎動脈開口後將微導管經腹主動脈選擇插管至右腎動脈，推注顯影劑碘海醇，使右腎動脈造影，經微導管將自顯影栓塞微球注入右腎動脈，使末梢動脈栓塞。操作結束撤管後結紮穿刺點遠端股動脈，縫合後繼續飼養。

自顯影微球栓塞以後，大耳兔精神狀態與飲食正常，無不良反應。為檢查栓塞微球的栓塞情況，在栓塞結束後進行CT複查。在大耳兔右腎動脈栓塞後第1周、第2周和第3周進行CT掃描，CT結果顯示在栓塞的三周時間內可以清晰的看見自顯影栓塞微球，同時栓塞微球的密度和亮度不隨時間而發生變化，實驗結果說明自顯影栓塞微球能夠進行牢固的腎動脈栓塞，不會發生異位栓塞。在進行CT掃描的同時也進行DR檢查，實驗結果和CT結果類似，可以明顯看到被栓塞的右腎動脈血管在圖中呈現為黑色狀，而在左邊的則沒有該現象，CT和DR的檢查結果表明自顯影栓塞微球具有良好的顯影能力，且在X射線下的顯影效果良好。

大耳兔在右腎動脈栓塞1周、2周、3周三個節點進行複查後被處死，將左右腎臟取出，觀察其顏色和表面情況。未栓塞的左腎顏色鮮紅表面光滑有彈性；而栓塞的右腎萎縮發白，表面凸凹不平，廣泛纖維化，為凝固性壞死表現。由此可以證明本發明的自顯影微球栓塞效果良好。

由以上實施例可知，本發明提供了一種顯影栓塞材料及其製備方法。本發明使用電噴技術製備顯影栓塞材料能夠實現材料使用過程的自顯影，能夠保證顯影劑鉭粉和微球基質的時空一致性，進而保證顯影過程的均一性。本發明中當電噴溶液以混合液滴的形式噴射至氯化鈣溶液中時，鈣離子快速擴散至混合液滴中，海藻酸鈉中的鈉離子與鈣離子發生離子交換反應，從而使得海藻酸鈉液滴交聯形成固態海藻酸鈣微球；由於顯影劑鉭粉與海藻酸鈉溶液已提前混合均勻，因此顯影劑鉭粉顆粒在微球中分布均勻且固定牢固。

根據本發明實施例的效果記載可知，本發明提供的顯影栓塞材料呈微球形，且微球大小均一，微球直徑約為300～1000微米；微球粒徑隨噴頭內徑增大而隨之增大，隨著噴霧電壓減少而增大；X射線不透性隨著鉭粉含量的變化而變化，相對信號強度約為5167～7706。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。