CN113117241B - 一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，涉及磁场技术领域，包括磁性体单元，磁性体单元包括磁颗粒、基板和容纳主体，基板呈片状，基板上设有若干呈凸起状的磁包，磁颗粒被包裹在磁包内，磁颗粒在基板上呈矩阵排列；磁性体单元的个数为10‑12个，每个磁性体单元中的磁颗粒呈两行四列分布；或磁性体单元的个数为1个，磁性体单元中磁颗粒呈十二行八列分布或十行八列分布；容纳主***于磁包上；任一磁颗粒的磁极相同，磁场发生装置的磁场强度最大为0.5T。本发明还提供上述装置的应用。本发明的有益效果在于：本发明中的磁场发生装置具有降低血糖，提高胰岛素水平，明显改善胰岛素耐受和胰岛素敏感性的功能。

Description

一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置及其应用

技术领域

本发明涉及磁场技术领域，具体涉及一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置及其应用。

背景技术

生物磁学与磁生物学研究的蓬勃发展与物质科学的飞速进步密切相关。如公告号为CN208694048U的专利公开一种医用永磁体治疗装置，公告号为CN201353378Y的专利公开一种低频旋转永磁体强磁场治疗装置。公开号为CN111411041A的专利申请公开一种旋磁细胞培养装置及其应用，通过旋磁细胞培养装置抑制乳腺癌细胞的转移。

公开号为CN111408051A的专利申请公开一种调节血液葡萄糖水平的磁场发生装置及其应用，通过磁场发生装置能够调节血液葡萄糖的水平，改善铁代谢，从而参与降低肝癌细胞中葡萄糖的水平。

然而，CN111408051A的专利在磁场方向改变后，并且其装置对于高脂饮食诱导的高血糖肥胖症小鼠并无降低血糖效果。因此，如何开发和优化一种可以在高血糖肥胖症小鼠中提高胰岛素水平，增加胰岛素敏感性，从而可以降低血糖水平的磁场发生装置，将有助于研究磁场发生装置的作用机理，进一步加深对磁场的理解、扩展磁场的未来实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的磁场发生装置中磁颗粒的S极参与降低肝癌细胞中葡萄糖的水平，而N极具有升血糖作用，提供一种磁场发生装置，该磁场发生装置中的N极和S极均能提高胰岛素水平和敏感性。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，包括磁性体单元，所述磁性体单元包括磁颗粒、基板和容纳主体，所述基板呈片状，所述基板上设有若干呈凸起状的磁包，所述磁颗粒被包裹在磁包内，所述磁颗粒在基板上呈矩阵排列；

所述磁颗粒包括圆柱形的基体，所述基体的上底面上一体连接有位于基体上方的聚磁体，所述聚磁体的从其所述基体的上底面连接的底面至其的至少三分之二的高度处的水平方向的各个截面的面积由下往上逐渐减小，所述聚磁体的高度小于所述基体的高度；

所述磁性体单元的个数为10-12个，每个磁性体单元中的磁颗粒呈两行四列分布；或所述磁性体单元的个数为1个，磁性体单元中磁颗粒呈十二行八列分布或十行八列分布；所述容纳主***于磁包上；任一磁颗粒的磁极相同，所述磁场发生装置的磁场强度最大为0.5T。

有益效果：本发明中的磁场发生装置具有降低血糖，提高胰岛素水平，明显改善胰岛素耐受和胰岛素敏感性的功能。

优选地，所述基板位于托板上，所述基板与托板之间设有粘合层。

优选地，所述容纳主体为笼子。

本发明还提供一种以非治疗为目的利用磁场发生装置在构建低血糖肥胖症小鼠模型中的应用，包括以下步骤：

(1)喂养小鼠高脂饮食饲料，喂养一周后，将小鼠放置在容纳主体里，磁颗粒的N极或S极朝向小鼠；

(2)持续采用高脂饮食饲料喂养小鼠8周。

有益效果：采用本发明中的磁场发生装置处理后，肥胖症小鼠的血糖明显降低，能够降低II型糖尿病(T2DM)前期血糖水平，经磁场发生装置处理后同时构建的低血糖肥胖症小鼠中胰岛素水平和敏感性升高，因此能够构建低血糖肥胖症小鼠，有利于对低血糖肥胖症小鼠进行进一步研究，并加深对磁场的理解、扩展磁场的应用。

优选地，所述高脂饮食饲料为60％kcal高脂饲料。

本发明的优点在于：本发明中的磁场发生装置具有降低血糖，提高胰岛素水平，明显改善胰岛素耐受和胰岛素敏感性的功能。

采用本发明中的磁场发生装置能够构建低血糖肥胖症小鼠，能够降低II型糖尿病(T2DM)前期血糖水平，有利于对低血糖肥胖症小鼠进行进一步研究，并加深对磁场的理解、扩展磁场的应用。

附图说明

图1为本发明实施例1中磁性体单元的结构示意图；

图2为本发明实施例1中磁颗粒的结构示意图；

图3为本发明实施例1中提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置的结构示意图；

图4为本发明实施例1中提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置的另一结构示意图；

图5为本发明实施例2中提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置的结构示意图；

图6为本发明实施例2中提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置的另一结构示意图；

图7为图1中磁性体单元S极磁颗粒表面磁场分布图；图中S极为向下方向；

图8为图4中磁场发生装置S极磁颗粒表面磁场分布图；图中S极为向下方向；

图9为图1中磁性体单元N极磁颗粒表面磁场分布图；图中N极为向上方向；

图10为图4中磁场发生装置N极磁颗粒表面磁场分布图；图中N极为向上方向；

图11为本发明实施例3中各组小鼠的周龄与体重的变化关系图；

图12为本发明实施例3中各组小鼠的周龄与血糖值的变化关系图；

图13为本发明实施例3中各组小鼠血清中胰岛素水平变化关系的柱状图；

图14为本发明实施例3中各组小鼠的摄食量对比的柱状图；

图15为本发明实施例3中各组小鼠的饮水量对比的柱状图；

图16为本发明实施例3中各组小鼠腹腔注射葡萄糖后，葡萄糖耐量试验的曲线下面积(AUC)对比图；；

图17为本发明实施例3中各组小鼠腹腔注射胰岛素后，胰岛素耐量试验的曲线下面积(AUC)对比图；

图18为本发明实施例3中各组小鼠胰岛素敏感指数对比图；

图19为本发明实施例3中各组小鼠胰岛素抵抗能力对比图；

图20为本发明实施例3中各组小鼠胰岛β细胞功能对比图；

图21为图3和图4所示磁场发生装置对小鼠血糖的影响；

图22为本发明对比例1中磁场发生装置S极磁场分布图；图中S极为向下方向；

图23为本发明对比例1中磁场发生装置N极磁场分布图；图中N极为向上方向；

图24为本发明对比例1中磁场发生装置构建的肥胖症小鼠模型中血糖测定结果图；

图25为本发明对比例2中磁场发生装置磁场强度分布图；

图26为本发明对比例3中磁场发生装置磁场强度分布图；

图27为本发明对比例2中各组小鼠血糖测定结果图；

图28为本发明对比例2中各组小鼠腹腔注射葡萄糖后，血糖值随时间变化关系的折线图(左图)和曲线下面积AUC对比图(右图)；

图29为本发明对比例2中各组小鼠体重变化柱状图；

图30为本发明对比例2中各组小鼠摄食和饮水量变化柱状图；

图中：磁性体单元1；磁颗粒11；聚磁体111；基体112；基板12；磁包13。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，如图1-图2所示，包括磁性体单元1，磁性体单元1包括磁颗粒11、基板12和容纳主体，基板12呈片状，基板12上设有若干呈凸起状的磁包13，磁颗粒11被包裹在磁包13内，磁颗粒11在基板12上呈矩阵排列；

磁颗粒11包括圆柱形的基体112，基体112的上底面上一体连接有位于基体112上方的聚磁体111，聚磁体111的从其所述基体112的上底面连接的底面至其的至少三分之二的高度处的水平方向的各个截面的面积由下往上逐渐减小，聚磁体111的高度小于基体112的高度。聚磁体111呈圆形凸起状，聚磁体111最底下的水平方向的截面的半径为基体112高度的1.5倍以上，基体112的高度为聚磁体111高度的1.5倍以上。本实施例中磁性体单元1与公开号为CN106345063A专利中的强磁场发生装置相同。

如图3和图4所示，本实施例中磁场发生装置由多个磁性体单元1拼接而成，磁性体单元1通过双面胶固定在托板(图未示)上，本实施例中磁性体单元1的个数为10个或12个，每个磁性体单元1中的磁颗粒11呈两行四列分布，磁颗粒11总个数为80个或96个。

本实施例中磁颗粒之间的距离是3cm，磁性体单元1的尺寸为(长11.5cm*宽6cm*高0.8cm)。磁性体单元1分别由10个或者12个组成时：装置尺寸分别为：30cm*23cm*0.8cm和36cm*23cm*0.8cm。磁颗粒之间的距离、装置的尺寸对表面磁场强度没有影响。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：如图5和图6所示，磁性体单元1的个数为1个，磁性体单元1中磁颗粒11呈十二行八列分布或十行八列分布，磁颗粒11总个数为80个或96个。

本实施例中容纳主体为笼子，笼子放置在磁包13上，磁颗的S极或N极朝向笼子设置。

以地面为水平面，S极磁性体单元1(两行四列)向下，磁颗表面磁场分布图如图7所示，12个磁性体单元1拼接在一起时，磁场表面分布如图8所示。经测定，本实施例中磁场发生装置的磁场强度最大约为0.5T。

以地面为水平面，N极磁性体单元1(两行四列)向上，磁颗表面磁场分布图如图9所示，12个磁性体单元1拼接在一起时，磁场表面分布如图10所示。经测定，本实施例中磁场发生装置的磁场强度最大约为0.5T。

与公开号为CN111408051A的专利申请相比，磁场梯度较大，磁通量较高。

实施例3

采用实施例1中的磁场发生装置构建低血糖肥胖症小鼠模型，通过该方法可以进一步说明实施例1中的磁场发生装置对未形成糖尿病的肥胖症小鼠的作用。

步骤一、以5周龄的C57BL/6J小鼠为研究对象，喂养1周。

步骤二、将步骤一喂养1周后的小鼠分为四组，分别为第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠、第四组小鼠。具体地，各个组的小鼠分别放置在各自的笼子(即鼠笼)中。

磁场发生装置包括第一磁场发生装置、第二磁场发生装置，其中第一磁场发生装置中的磁颗粒11为N极，第二磁场发生装置中的磁颗粒11为S极。还设置对照组，对照组包括空白对照装置。

空白对照装置包括第三鼠笼、托板，第三鼠笼设置在托板上，具体可以通过将第三组小鼠放置于第三鼠笼中，并一同放置在托板上。本发明的第三鼠笼也可以通过现有技术的螺纹配合、焊接、锚固等方式设置在托板上。本发明的托板采用铁板或者非磁性的其他现有技术的托板，作为空白对照。

第一磁场发生装置处理第一组小鼠、第二磁场发生装置处理第二组小鼠时间均为24h/天，即第一组小鼠、第二组小鼠每天的24h内始终处于各自的钕铁硼永磁体上，第三组小鼠每天24h置于空白对照装置的铁板上。与此同时，在步骤一喂养1周后，第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠均使用高脂饮食饲料D12492持续性喂养小鼠，第四组小鼠饲喂正常饮食饲料。

在步骤一喂养一周后，第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠连装载各组小鼠的鼠笼(即第一鼠笼、第二鼠笼、第三鼠笼)分别放置在磁包13上。

步骤三、高脂饮食饲料D12492持续性喂养第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠8周后，即小鼠14周龄。

步骤四、磁场发生装置处理时间持续8周，即小鼠周龄至14周为止。

上述实施例得到高脂饮食N极处理组(第一组小鼠)、高脂饮食S极处理组(第二组小鼠)、不进行磁体处理的高脂饮食对照组(第三组小鼠)和不进行磁体处理的正常饮食对照组(第四组小鼠)。

本实施例中，选用的60％kcal高脂饲料是D12492，购于Research Diets公司。第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠和第四组小鼠均未形成糖尿病。

对上述小鼠进行生理指标检测：各组小鼠体重和血液葡萄糖值每周统计1次，饮水和饮食量每周统计3次，并分别计算各组小鼠每只每天平均饮水和摄食量。

葡萄糖耐受检测实验：于小鼠第13周龄时，肥胖症小鼠腹腔注射D-(+)-葡萄糖溶液,(其中D-(+)-葡萄糖购于上海生工公司，货号A600219，溶剂为水，D-(+)-葡萄糖在D-(+)-葡萄糖溶液中的质量体积百分比m/v为20％)剂量为1.0g/kg/鼠，分别于注射前和注射后的30、60、90和120min检测小鼠血液葡萄糖值。

胰岛素敏感性检测实验：于小鼠第14周龄时，肥胖症小鼠腹腔注射胰岛素溶液(购于诺和诺德公司，原浓度为300IU/3mL)，剂量为0.75IU/kg/鼠，分别于注射前和注射后的30、60、90和120min检测小鼠血液葡萄糖值。

HOMA(Homeostasis Model Assessment，稳态模型)：于小鼠第14周龄时，肥胖症小鼠过夜禁食12h，不禁水。通过眼眶后静脉丛采血，分别计算以下三种HOMA参数：

HOMA-ISI(胰岛素敏感指数)＝Ln[1/(禁食后胰岛素含量(mU/L)×禁食后血糖水平(mmol/L)]；

HOMA-IR(胰岛素抵抗)＝[禁食后胰岛素含量(mU/L)×禁食后血糖水平(mmol/L)]/22.5；

HOMA-β(胰岛β细胞功能)＝[20×(禁食后胰岛素含量(mU/L)]/[禁食后血糖水平(mmol/L)–3.5]。

实验结果：

1)如图11所示，高脂饮食组小鼠(第一组小鼠、第二组小鼠、第三组小鼠)体重明显高于正常饮食对照组小鼠(第四组小鼠)体重；高脂饮食N极处理组小鼠(第一组小鼠)体重略低于高脂饮食对照组小鼠(第三组小鼠)；高脂饮食S极处理组(第二组小鼠)体重高于高脂饮食对照组小鼠(第三组小鼠)。

2)如图12所示，高脂饮食N极处理组小鼠血糖水平和高脂饮食S极处理组小鼠血糖水平较高脂饮食对照组显著降低；N极处理组小鼠降低血糖能力约33.7％，高脂饮食组小鼠血糖值均高于正常饮食组小鼠。

3)如图13所示，高脂饮食N极处理组和高脂饮食S极处理组小鼠血清胰岛素水平较高脂饮食对照组升高；高脂饮食组小鼠血糖值均低于正常饮食组小鼠。S极处理组胰岛素水平相对于对照组提高了22.3％。

4)如图14所示，高脂饮食组小鼠摄食量均低于正常饮食对照组小鼠。

5)如图15所示，高脂饮水组小鼠饮水量均低于正常饮食对照组小鼠；高脂饮食S极处理组小鼠饮水量显著低于高脂饮食对照组小鼠。

6)如图16所示，腹腔注射葡萄糖耐受检测实验中，高脂饮食S极处理组小鼠血糖含量较高脂饮食对照组显著降低；高脂饮食组小鼠血液葡萄糖含量均显著高于正常饮食组小鼠。

7)如图17所示，腹腔注射胰岛素敏感性检测实验中，高脂饮食N极处理组小鼠和高脂饮食S极处理组小鼠血液葡萄糖含量较高脂饮食对照组显著降低；高脂饮食组血液葡萄糖含量均显著高于正常饮食组小鼠。

8)如图18所示，高脂饮食N极处理组小鼠和高脂饮食S极处理组小鼠胰岛素敏感指数较高脂饮食对照组显著增加。

9)如图19所示，高脂饮食S极处理组小鼠较高脂饮食对照小鼠胰岛素抵抗指数增强；高脂饮食S极处理组小鼠较高脂饮食N极处理组小鼠胰岛素抵抗指数显著增强。

10)如图20所示，高脂饮食N极处理组小鼠和高脂饮食S极处理组小鼠胰岛β细胞功能较高脂饮食对照组显著增加。

11)如图21所示，磁性体单元1的个数为10-12个(N或者S极向上)组成的磁场发生装置对小鼠血糖影响相同，未见显著性差异。

综上，采用本发明中的磁场发生装置能够能够降低II型糖尿病(T2DM)前期血糖水平，从而构建低血糖肥胖症小鼠，有利于对低血糖肥胖症小鼠进行进一步研究，并加深对磁场的理解、扩展磁场的应用。

本发明中的磁场发生装置的N和S极均具有降低血糖，提高胰岛素水平，明显改善胰岛素耐受和胰岛素敏感性的功能。

当将肥胖症小鼠进一步诱导形成T2DM模型，本发明中的磁场发生装置降低血糖，提高胰岛素水平和敏感性，其降血糖效果、胰岛素敏感度提高水平优于现有技术CN111408051A。

对比例1

本对比例与实施例2的区别在于：采用现有技术CN111408051A中的磁场发生装置。

实验结果：图22和图23分别为CN111408051A中磁场发生装置S极和N极的磁场分布图。从图中可以看出，磁场发生装置表面磁场强度最大约为2000Gs，磁场强度约为0.2T。

如图24所示，N极和S极处理后，对未形成糖尿病之前的小鼠，均无降低血糖作用，反而使得小鼠血糖升高，因此采用现有技术CN111408051A中的磁场发生装置并不能构建低血糖肥胖症小鼠模型。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于：N和S极磁颗粒交替排列，24块直径×高度10×15mm的圆柱形永磁体N和S极交替排布，相邻磁颗粒之间距离为35mm，对角线位置的永磁体磁极朝向一致。最终形成长为376mm，宽为266mm和高为20mm的N和S极磁颗粒交替排列磁场发生装置。磁场发生装置的尺寸大小对磁场强度没有影响。如图25和图26所示，根据磁颗粒充磁时的磁场强度，磁场发生装置表面的磁场强度分别0.4T或0.6T。

采用公开号为CN111408051A的专利申请实施例2中的方法，构建II型糖尿病小鼠模型，区别之处是采用8周高脂饮食+STZ诱导糖尿病。

如图27–图30所示，对比例2和对比例3中两种磁场对T2DM小鼠血糖无影响，对T2DM小鼠糖耐受无显著性差异，对T2DM小鼠体重无显著性差异，对T2DM小鼠饮食和饮水量无显著性差异。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，其特征在于：包括磁性体单元，所述磁性体单元包括磁颗粒、基板和容纳主体，所述基板呈片状，所述基板上设有若干呈凸起状的磁包，所述磁颗粒被包裹在磁包内，所述磁颗粒在基板上呈矩阵排列；

所述磁颗粒包括圆柱形的基体，所述基体的上底面上一体连接有位于基体上方的聚磁体，所述聚磁体的从其所述基体的上底面连接的底面至其的至少三分之二的高度处的水平方向的各个截面的面积由下往上逐渐减小，所述聚磁体的高度小于所述基体的高度；

所述磁性体单元的个数为10-12个，每个磁性体单元中的磁颗粒呈两行四列分布；或所述磁性体单元的个数为1个，磁性体单元中磁颗粒呈十二行八列分布或十行八列分布；所述容纳主***于磁包上；任一磁颗粒的磁极相同，所述磁场发生装置的磁场强度最大为0.5T。

2.根据权利要求1所述的提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，其特征在于：所述基板位于托板上，所述基板与托板之间设有粘合层。

3.根据权利要求1所述的提高胰岛素水平和敏感性的磁场发生装置，其特征在于：所述容纳主体为笼子。

4.一种以非治疗为目的利用权利要求1-3中任一项所述的磁场发生装置在构建低血糖肥胖症小鼠模型中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

(1)喂养小鼠高脂饮食饲料，喂养一周后，将小鼠放置在容纳主体里，磁颗粒的N极或S极朝向小鼠；

(2)持续采用高脂饮食饲料喂养小鼠8周。

Images