CN114053567B - 基于磁流变液的药物定点释放方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁流变液的药物定点释放方法和装置，该方法为：确定机体的病灶位置；设计制磁性药物靶向释放装置，形成磁场靶向药物释放点；将病灶与靶向药物释放点重合；利用装置产生的控制磁场改变磁流变液的流变特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物；向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹的药物，再利用装置产生的聚集磁场引导类固态磁流变液包裹的药物递送至病灶位置聚集；然后撤销磁场，使磁流变液液化，磁流变液包裹的药物在病灶处局部定点释放，且药物释放时间可控。在机体外设置磁性药物靶向释放装置能够产生位于机体内部的药物递送释放点，当病灶位于机体的内部时，依然可以将磁流变液药物定点递送至病灶的位置并且限时释放。

Description

基于磁流变液的药物定点释放方法和装置

技术领域

本发明涉及智能药物给药技术领域，尤其涉及一种基于磁流变液的药物定点释放方法和装置。

背景技术

针对疾病特别是肿瘤的药物靶向问题，目前的主要技术手段包括主动靶向、被动靶向、物理靶向等途径。其中，主动和被动靶向均通过一定的规则在体内实现药物聚集实现靶向，例如分子的特异识别、经血循环沉积等。这些技术能够实现一定程度的药物聚集，但它们均存在靶向精准度、药物浓度水平低、打击面大等方面的问题。物理靶向技术则是利用外加物理环境如温度或磁场等条件将药物运输并聚集到病灶部位。该类技术能够在恰当的局部位置实现较好的药物浓聚，因此具有良好的发展前景。

目前，磁场药物靶向技术的主要手段是利用磁场对磁性纳米颗粒的吸引作用将药物吸引到特定的病灶部位，从而实现靶向给药。该技术多适用于身体浅表部位的病灶而对于体内内部的病灶往往无能为力。在公开的已有技术中，偶有个别技术，可以实现体内深部病灶药物聚集。比较典型的是在体内预先植入磁性针的技术。该技术可以通过植入磁性材料改变磁场分布，从而实现体内深部的药物聚集，但是这种技术是侵入式的，对机体可能造成伤害。另外，还有一些公开文献提出的深部药物聚集技术，例如利用磁体结构靶向聚集磁性药物，只能实现体内深部病灶部位的药物引导，难以实现药物在病灶位置的定点释放。

磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在强磁场作用下，则可在短时间(毫秒级)内呈现出高粘度、类固体特性。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、连续的、可逆的、并且可控的。磁流变液是当前智能材料研究领域的一个重要分支。

因此，可利用磁流变液药物靶向技术采用在特定磁场作用下将类固态的磁流变液包裹药物引导递送至病灶部位聚集，再撤销控制磁场使磁流变液液化，在病灶部位释放其包裹的药物发挥药效，实现非侵入式的较深病灶位置的靶向给药，而在沿途的健康部位药物不释放，且药物释放时间可控，必要时可回收磁流变液药物。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于磁流变液的药物定点释放方法，旨在解决现有技术中，在非侵入式的情况下无法将药物定点释放在体内深部病灶的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

基于磁流变液的药物定点释放方法，包括如下步骤：

S1、确定机体的病灶位置；

S2、设计制作磁性药物靶向释放装置，形成磁场靶向药物释放点；

S3、将病灶与所述磁场靶向药物释放点重合；

S4、根据所述磁性药物靶向释放装置的控制磁场特性，改变磁流变液药物的流变特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物；

S5、向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹药物，根据所述磁性药物靶向释放装置的聚集磁场特性引导类固态特性的磁流变液包裹的药物递送至病灶位置，使磁流变液包裹的药物在病位置处局部聚集；

S6、撤销所述磁性药物靶向释放装置的磁场，使聚集在病灶处的磁流变液液化，磁流变液包裹的药物在病灶位置局部定点释放，且药物释放时间可控，必要时回收磁流变液药物。

进一步地，所述步骤S2中，形成磁场靶向药物释放点具体为：

在所述磁性药物靶向释放装置产生的磁场区域内选取磁感应强度的最大值点确定为磁场靶向药物释放点，并将产生的磁场区域确定为药物递送区域。

进一步地，所述步骤S4具体为：

在所述磁性药物靶向释放装置产生的控制磁场区域内的任意位置施加磁流变液包裹的药物，磁流变液包裹的药物受所述磁性药物靶向释放装置产生的控制磁场的作用呈现类固态特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物。

进一步地，所述步骤S5具体为：

向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹的药物，在所述磁性药物靶向释放装置聚集磁场的作用下引导磁流变液包裹的药物递送至病灶位置，使磁流变液包裹的药物在病灶处局部聚集，药物沿途不释放。

本发明的另一个目的在于提供一种磁性药物靶向释放装置，用于实施上述基于磁流变液的药物定点释放方法；所述磁性药物靶向释放装置包括控制磁场产生装置和聚集磁场产生装置；

所述控制磁场产生装置，作用一是控制磁流变液的流变特性，使对机体施加的磁流变液呈现类固态特性，磁流变液包裹药物阻止药物流经机体健康部位时的沿途释放；作用二是待类固态磁流变液包裹的药物聚集至病灶位置后，撤销该磁场使聚集在病灶处的磁流变液液化，其包裹的药物在病灶位置定点释放；

所述聚集磁场产生装置，负责引导类固态磁流变液包裹的药物(可沿血管)至病灶位置局部聚集；控制磁场产生装置产生的控制磁场覆盖聚集磁场产生装置产生的聚集磁场。

所述磁性药物靶向释放装置的控制磁场产生装置产生的控制磁场可以为一均匀磁场，所述控制磁场产生装置可以为一对相对设置的两个通电方向相同的线圈，所述线圈的磁化方向可以与线圈的轴线平行，所述线圈可以缠绕为圆柱体或者正多面体。

所述磁性药物靶向释放装置的聚集磁场产生装置可以包括三对或三组相对设置的两个通电方向相同的线圈，所述线圈的磁化方向可以与线圈的轴线平行，所述线圈可以缠绕为圆柱体或者正多面体。

所述聚集磁场产生装置也可以是绝缘球体上布置的多组线圈；相邻线圈之间的磁化方向可以相互垂直，所述绝缘球体的中心位置为基于磁流变液包裹的药物释放点，经过药物释放点且与各组线圈的轴线平行构成的区域为磁流变液包裹的药物递送区域。

本发明的有益效果：由于磁性药物靶向释放装置产生的控制磁场作用使磁流变液呈现类固态特性，可使磁流变液中的磁性粒子包裹药物，在类固态磁流变液包裹的药物进入机体到达病灶位置之前，药物在沿途健康部位并不释放，只在聚集至病灶位置后由于磁场的撤销使磁流变液液化，药物才在病灶处定点释放。由于机体外设置的磁性药物靶向释放装置能够产生位于机体内部的药物释放点，因此当病灶位于机体的内部也即距离机体的体表具有一定的距离时，依然可以通过病灶与药物释放点重合的方式将磁流变液包裹的药物聚集在病灶的位置定点释放，以实现将磁流变液包裹的药物递送至机体体内较深的部位再释放药物，只在病灶的位置释放药物而几乎不影响健康部位的目的，且药物释放时间可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于磁流变液的药物定点释放方法的流程框图。

图2为磁性药物靶向释放装置中的控制磁场产生装置结构示意图。

图3当磁性药物靶向释放装置的聚集磁场产生装置为三对相对设置的线圈组成时的结构示意图。

图4为当磁性药物靶向释放装置的聚集磁场产生装置为三组相对设置的空心线圈组成时的结构示意图。

图5为当磁性药物靶向释放装置的聚集磁场产生装置为空心绝缘球体上布置的多组线圈组成时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-图4所示，本发明实施例提出了一种基于磁流变液的药物定点释放方法，包括如下步骤：

S1、确定机体的病灶位置；

S2、设计制作磁性药物靶向释放装置1，形成磁场靶向药物释放点2；

S3、将病灶与磁场靶向药物释放点2重合；

S4、根据磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3的控制磁场特性，改变磁流变液的流变特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物；

S5、向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹药物，根据所述磁性药物靶向释放装置中的聚集磁场产生装置4的聚集磁场特性引导类固态特性的磁流变液包裹的药物递送至病灶位置，使磁流变液包裹的药物在病灶位置局部聚集；

S6、撤销所述磁性药物靶向释放装置1的磁场，使聚集在病灶处的磁流变液液化，磁流变液包裹的药物在病灶位置局部定点释放，且药物释放时间可控，必要时可回收磁流变液。

在本发明的实施例中，首先确定机体的病灶的位置，该机体包括人体或者动物体；再根据需要制作磁性药物靶向释放装置1，通过检测设备识别出磁性药物靶向释放装置1的磁场靶向药物释放点2；将病灶与磁场靶向药物释放点2重合，然后利用磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3改变磁流变液的流变特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物；向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹的药物，具体可以向血管注射磁流变液包裹的药物，磁流变液包裹的药物进入机体后，再利用磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场产生装置4引导类固态磁流变液包裹的药物递送至磁场靶向药物释放点2汇集，也即逐渐到达病灶位置聚集；然后撤销磁场，使聚集在磁场靶向药物释放点2的磁流变液液化，磁流变液包裹的药物在病灶处局部定点释放。

由于磁场靶向药物释放点2与磁性药物靶向释放装置1不重合，因此在机体外设置磁性药物靶向释放装置1能够产生位于机体内部的磁场靶向药物释放点2，因此当病灶位于机体的内部也即距离机体的体表具有一定的距离时，依然可以通过病灶与磁场靶向药物释放点2重合的方式将磁流变液包裹的药物递送至病灶的位置，且类固态磁流变液包裹的药物在聚集至病灶处撤销磁场后才液化释放，故可以实现将磁流变液包裹的药物递送至机体体内较深的部位释放而在沿途健康部位不释放的目的，且药物释放时间可控，必要时可回收磁流变液。

于本发明的实施例中，在向机体施加磁流变液药物之前，也即步骤S2与步骤S3之间还可包括如下步骤：

S25、递送验证：对磁性药物靶向释放装置1的磁场分布进行验证，确认磁场分布与计算结果的吻合度，再模拟施加磁流变液药物的过程，确认磁流变液药物定点释放的效果。以保证定点递送施药的效果。

具体地，利用模拟的病灶放置在磁性药物靶向释放装置1的磁场中，观察控制磁场作用下的磁流变液流变特性以及聚集磁场对磁流变液包裹的药物引导的效果，观察磁性药物靶向释放装置磁场中磁流变液包裹的药物汇集和控制的效果，进而确认磁流变液包裹的药物定点递送和释放的效果。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的基于磁流变液的药物定点释放方法的一种具体实施方式，步骤S2中，识别出与磁性药物靶向释放装置1不重合的磁场靶向药物释放点2具体为：

在磁性药物靶向释放装置1产生的磁场且不与磁性药物靶向释放装置1重合的区域内选取一个区域；

将该区域的磁感应强度的最大值点确定为磁场靶向药物释放点2，并将该区域确定为药物递送区域。

具体地，磁性药物靶向释放装置1产生的磁场内存在一个区域，且该区域存在唯一的磁感应强度的最大值点，也即该区域的其他位置的磁感应强度均小于该最大值点的磁感应强度，则将该最大值点确定为磁场靶向药物释放点2，同时将该区域确定为药物递送区域。在控制磁场产生装置3的磁场作用下使磁流变液呈现类固态特性，向机体施加磁流变液包裹的药物后，在聚集磁场产生装置4的作用下使该药物递送区域内的磁流变液包裹的药物由于磁感应强度差的原因，在磁力的引导作用下向着磁场靶向药物释放点2汇合也即最终汇集至病灶位置，再撤销磁场，使聚集在病灶位置的磁流变液液化释放药物。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的基于磁流变液的药物定点释放方法的一种具体实施方式，步骤S4具体为：

根据磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3的磁场特性，改变磁流变液的流变特性，使磁流变液中的磁性粒子包裹药物；

具体地，可在所述磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3的磁场区域内的任意位置施加磁流变液包裹的药物，磁流变液受所述磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3的磁场作用使磁流变液中的磁性粒子包裹药物。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的基于磁流变液的药物定点释放方法的一种具体实施方式，步骤S5具体为：

向机体施加呈现类固态特性的磁流变液包裹的药物，根据所述磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场产生装置4的磁场特性引导磁流变液包裹的药物递送至病灶位置，使磁流变液包裹的药物在病灶处局部聚集；

具体地，可通过药物递送区域覆盖的区域内的血管向机体注射磁流变液包裹的药物。在药物递送区域磁流变液包裹的药物在血管内受磁力的作用向药物释放点2汇合，最终在病灶处汇集。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的基于磁流变液的药物定点释放方法的一种具体实施方式，步骤S6具体为：

撤消磁性药物靶向释放装置1的磁场，使聚集在磁场靶向药物释放点2处的磁流变液液化，磁流变液包裹的药物在病灶处定点释放。

具体地，在药物聚集至磁场靶向药物释放点2后撤消磁场，使聚集在病灶位置的磁流变液液化，药物在病灶处局部定点释放，且药物释放时间可控，必要时可回收磁流变液。

如图2所示，本发明实施例还提出了一种磁性药物靶向释放装置，用于实施上述的基于磁流变液的药物定点释放方法；磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3可为一对相对设置的两个通电方向相同的线圈，控制磁场可以覆盖聚集磁场。

如图3所示，本发明实施例还提出了一种磁性药物靶向释放装置，用于实施上述的基于磁流变液的药物定点释放方法；磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场产生装置4可以包括三对相对设置的两个磁化方向相同的线圈，其中一对线圈5的磁场方向为竖直方向或者水平方向；线圈可为空心也可为实心，可为圆柱体或正多面体，线圈5的中心为磁场靶向药物释放点2，线圈的轴线为药物递送区域。具体地，上述磁性药物靶向释放装置1使用时，将病灶与磁场靶向药物释放点2重合，先由控制磁场3使得磁流变液包裹药物，然后由聚集磁场产生装置4将注入机体内的磁流变液包裹的药物引导至病灶处聚集，再在病灶位置撤销磁场使磁流变液液化，药物在病灶处定点释放。例如将肢体放入上述线圈中心，进而实现磁流变液包裹的药物在病灶处的递送和释放。同时，当上述磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场4产生装置为线圈5时，还可用于机体的体内血管轴向、四肢轴向、动物尾部轴向等轴径比大的区域，进而实现对磁流变液药物的一维递送。若给其中两对线圈通电，线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，与线圈轴面水平、垂直的面为药物递送平面，可实现对磁流变液药物的二维递送。若给三对线圈均通电，线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，与线圈轴面水平、垂直和立面交汇处为药物递送区域，可实现对磁流变液药物的三维递送。

于本发明的实施例中，可将上述线圈5进行优化设计，实现产品的定型及便于生产的进行。

如图4所示，本发明实施例还提出了一种磁性药物靶向释放装置，用于实施上述的基于磁流变液的药物定点释放方法；磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3可为一对相对设置的两个通电方向相同的线圈，控制磁场可以覆盖聚集磁场。磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场产生装置4可为三组相对设置的空心线圈，其中一组空心线圈6组成的磁场装置产生的磁场中存在一磁场靶向药物释放点2，同时存在一过该磁场靶向药物释放点2的直线，在该直线上的任意位置的磁感应强度均小于磁场靶向药物释放点2的磁感应强度，进而达到与上述一维递送同样的效果。若给其中两组空心线圈通电，空心线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，空心线圈的水平、垂直轴面为药物递送平面，可实现与上述二维递送同样的效果。若给三组空心线圈均通电，空心线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，空心线圈的水平、垂直和立面交汇处为药物递送区域，可实现与上述三维递送同样的效果。

如图5所示，本发明实施例还提出了一种磁性药物靶向释放装置，用于实施上述的基于磁流变液的药物定点释放方法；磁性药物靶向释放装置1中的控制磁场产生装置3可为一对相对设置的两个通电方向相同的线圈，控制磁场可以覆盖聚集磁场。磁性药物靶向释放装置1中的聚集磁场产生装置4可由空心绝缘球体上布置的多组线圈组成，绝缘球体可静止也可旋转，其中一组空心线圈7组成的磁场装置产生的磁场中存在一磁场靶向药物释放点2，同时存在一过该磁场靶向药物释放点2的直线，在该直线上的任意位置的磁感应强度均小于磁场靶向药物释放点2的磁感应强度，进而达到与上述一维递送同样的效果。若给其中两组空心线圈通电，空心线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，空心线圈的水平、垂直轴面为药物递送平面，可实现与上述二维递送同样的效果。若给三组或更多组空心线圈均通电，空心线圈的中心为磁场靶向药物释放点2，空心线圈的各平面交汇处为药物递送区域，可实现与上述三维递送同样的效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种实施基于磁流变液的药物定点释放的磁性药物靶向释放装置，其特征在于，所述磁性药物靶向释放装置包括控制磁场产生装置和聚集磁场产生装置；所述控制磁场产生装置为一对相对设置的两个通电方向相同的线圈；所述控制磁场产生装置，作用一是控制使对机体施加的磁流变液呈现类固态特性，磁流变液包裹药物阻止药物流经机体健康部位时的沿途释放；作用二是待类固态磁流变液包裹的药物聚集至病灶位置后，撤销该磁场使磁流变液液化，其包裹的药物在病灶位置定点释放；所述聚集磁场产生装置包括三对相对设置的两个通电方向相同的线圈，或所述聚集磁场产生装置是绝缘球体上布置的多组线圈；所述聚集磁场产生装置负责引导类固态磁流变液包裹的药物至病灶位置局部聚集；控制磁场产生装置产生的控制磁场覆盖聚集磁场产生装置产生的聚集磁场。

2.根据权利要求1所述的实施基于磁流变液的药物定点释放的磁性药物靶向释放装置，其特征在于，所述磁性药物靶向释放装置的控制磁场产生装置产生的控制磁场为一均匀磁场，所述控制磁场产生装置的线圈的磁化方向与线圈的轴线平行，线圈缠绕为圆柱体或者正多面体。

3.根据权利要求1所述的实施基于磁流变液的药物定点释放的磁性药物靶向释放装置，其特征在于，当所述聚集磁场产生装置为包括三对相对设置的两个通电方向相同的线圈时，所述线圈的磁化方向与线圈的轴线平行，所述线圈缠绕为圆柱体或者正多面体；当所述聚集磁场产生装置是绝缘球体上布置的多组线圈时，相邻线圈之间的磁化方向相互垂直，所述绝缘球体的中心位置为基于磁流变液包裹的药物的定点释放点，经过药物释放点且与各组线圈的轴线平行构成的区域为磁流变液包裹的药物递送区域。

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